JP7029412B2 - Microflow limiter assembly and its manufacturing method - Google Patents

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Description

(関連出願の相互参照)
本願は、2016年2月22日に出願された米国仮出願第62/298,168号の優先権の利益を主張するものであり、該米国仮出願の全体の内容は、参照により本明細書中に援用される。
(Mutual reference of related applications)
This application claims the priority benefit of US Provisional Application No. 62 / 298,168 filed February 22, 2016, the entire contents of which US provisional application is hereby referenced. It is used inside.

本発明は、概して、流動制限器の分野に関し、より具体的には、医療用途において有用な微小流動制限器に関する。 The present invention generally relates to the field of flow limiters, and more specifically to micro flow limiters useful in medical applications.

微小流動制限器は、一般に、注入ポンプシステムと併せて医療分野において使用され、患者への薬および他の流体の流動を調整する。微小流動制限器は、典型的には、500ミリリットル/時未満の範囲内で流体流動を調整可能であるが、必要に応じて、より高い流量を調整することができる。注入ポンプシステムが動作する、典型的圧力は、約60kPa未満である。 Microflow limiters are commonly used in the medical field in conjunction with infusion pump systems to regulate the flow of medicines and other fluids to a patient. Microflow limiters are typically capable of adjusting fluid flow within the range of less than 500 ml / hour, but can adjust higher flow rates as needed. The typical pressure at which the injection pump system operates is less than about 60 kPa.

既存の微小流動制限器に関して考慮すべき難点は、先行技術において認識されている。具体的には、制限器を通した流動を経時的に維持することに関して、先行技術の微小流動制限器は、流体内の微粒子および泡の存在に起因して、急停止を非常に受けやすいと考えられる。制限器および注入ポンプの最小限の動作圧力を通して流動する少量の流体は、微粒子を移動もしくは別様に克服させ、または泡を破壊し、流体が制限器を通して流動し続けることを可能にするために不十分な圧力を提供すると考えられる。本問題に対処するために、選択先行技術の微小流動制限器は、流体のための複数の蛇行性経路を形成するように具体的に設計されており、そのような経路は、泡を破壊し、微粒子が流体によって循環されることを可能にするように設計されている。 The difficulties to consider with respect to existing microflow limiters are recognized in the prior art. Specifically, with respect to maintaining flow through the limiter over time, prior art microflow limiters are very susceptible to sudden stops due to the presence of fine particles and bubbles in the fluid. Conceivable. A small amount of fluid flowing through the limiter and the minimum operating pressure of the infusion pump moves or otherwise overcomes the particles, or breaks the bubbles and allows the fluid to continue flowing through the limiter. It is believed to provide inadequate pressure. To address this issue, selective prior art microflow limiters have been specifically designed to form multiple meandering paths for fluids, such paths that break bubbles. It is designed to allow fine particles to be circulated by a fluid.

しかしながら、先行技術の流動制限器は、非常に小さい流体路が利用されることに起因して、製造が高価である。いくつかの既存の流動制限器は、コストがかかる処理および後処理ステップを使用して製造されている。加えて、既存の流動制限器は、流動制限器内の微小漏出に起因して、流量が経時的に減少されることに悩まされている。 However, prior art flow limiters are expensive to manufacture due to the use of very small fluid paths. Some existing flow limiters are manufactured using costly processing and post-processing steps. In addition, existing flow limiters suffer from a decrease in flow rate over time due to micro-leakage within the flow limiter.

本発明者らは、予想外にも、先行技術に照らして、微小流動制限器を通して流動する流体によって生成された摩擦帯電が、経時的に制限器を通る流体の流動に影響を及ぼすことを発見した。流体および微小流動制限器の摩擦帯電効果を管理することによって、微小流動制限器は、経時的に意図されるように一貫して機能可能となる。加えて、本発明における流体路の一意の構成は、摩擦帯電効果のより良好な管理を可能にする一方、同時に、製造プロセスを簡略化し、製造コストを低減させる。故に、本発明は、微小流動制限器構成内の摩擦帯電効果からの有意な干渉を伴わずに、経時的に流動する非常に少量の流体の管理を可能にし、これは、より費用効果的な様式における製造を可能にする。 Unexpectedly, in the light of the prior art, we have discovered that the triboelectric effect generated by a fluid flowing through a microfluidic limiter affects the flow of the fluid through the limiter over time. did. By managing the triboelectric effects of fluid and microflow limiters, microflow limiters can function consistently as intended over time. In addition, the unique configuration of the fluid path in the present invention allows for better control of the triboelectric effect, while at the same time simplifying the manufacturing process and reducing manufacturing costs. Therefore, the present invention allows the management of very small amounts of fluid flowing over time without significant interference from the triboelectric effect within the microfluidic limiter configuration, which is more cost effective. Allows manufacturing in style.

本発明は、アセンブリ流体入口およびアセンブリ流体出口を含む、医療用流体微小流動アセンブリを対象とする。外部表面を有する、マンドレルが、マンドレルの外部表面の少なくとも一部が空洞の内部表面の少なくとも一部と略平行であるように、筐体の空洞内に位置付けられる。少なくとも1つの突出部が、空洞の内部表面またはマンドレルの外部表面のいずれかから延在し、各突出部は、マンドレルの外部表面または空洞の内部表面のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成する。シールされた流体チャネルは、アセンブリ流体入口に近接して位置付けられる、チャネル入口と、アセンブリ流体出口に近接して位置付けられる、チャネル出口とを含んでもよい。 The present invention is directed to a medical fluid microfluidic assembly including an assembly fluid inlet and an assembly fluid outlet. A mandrel with an outer surface is positioned within the cavity of the housing such that at least a portion of the outer surface of the mandrel is substantially parallel to at least a portion of the inner surface of the cavity. At least one protrusion extends from either the inner surface of the cavity or the outer surface of the mandrel, and each protrusion abuts on either the outer surface of the mandrel or the inner surface of the cavity and is a sealed fluid channel. To form. The sealed fluid channel may include a channel inlet located close to the assembly fluid inlet and a channel outlet located close to the assembly fluid outlet.

シールされた流体チャネルは、ある長さと、平均幅とを有し、ある実施形態では、チャネルの長さは、シールされた流体チャネルの平均幅を10倍上回ってもよい。シールされた流体チャネルの平均幅は、少なくとも50ミクロンであってもよく、いくつかの実施形態では、50ミクロンより広くてもよい。シールされた流体チャネルは、シールされた流体チャネルの長さの少なくとも一部に沿って一定幅を有してもよい、またはチャネルの長さの少なくとも一部に沿って変動する幅を有してもよい。ある実施形態では、シールされた流体チャネルの幅は、シールされた流体チャネルがチャネル出口に近接して最広となるように、チャネルの長さの少なくとも一部に沿って増加してもよい。 The sealed fluid channel has a length and an average width, and in certain embodiments, the length of the channel may be 10 times greater than the average width of the sealed fluid channel. The average width of the sealed fluid channel may be at least 50 microns and, in some embodiments, wider than 50 microns. The sealed fluid channel may have a constant width along at least a portion of the length of the sealed fluid channel, or may have a width that varies along at least a portion of the length of the channel. May be good. In certain embodiments, the width of the sealed fluid channel may be increased along at least a portion of the length of the channel so that the sealed fluid channel is widest in close proximity to the channel outlet.

マンドレルの外部表面は、多様に成形されてもよく、シールされた流体チャネルが螺旋パターンでマンドレルの外部表面を中心として延在し得るように、円錐形形状を有してもよい。 The outer surface of the mandrel may be variously shaped and may have a conical shape such that the sealed fluid channels may extend around the outer surface of the mandrel in a spiral pattern.

特定の実施形態では、マンドレルの外部表面の一部は、平面であってもよい。空洞の内部表面の少なくとも一部は、マンドレルの外部表面の平面部分と略平行であるように構成されてもよい。マンドレルの外部表面のうちの少なくとも2つの部分が平面であって、両部分が空洞の内部表面の少なくとも一部と略平行である、構成では、突出部は、少なくとも2つのシールされた流体チャネルが形成されるように、マンドレルまたは空洞のいずれかの各平面表面上に位置付けられてもよい。 In certain embodiments, the portion of the outer surface of the mandrel may be planar. At least a portion of the inner surface of the cavity may be configured to be substantially parallel to the planar portion of the outer surface of the mandrel. At least two parts of the outer surface of the mandrel are planar and both parts are substantially parallel to at least part of the inner surface of the cavity, in the configuration the protrusions have at least two sealed fluid channels. It may be positioned on each plane surface of either the mandrel or the cavity so that it is formed.

突出部は、マンドレルの外部表面の平面部分または空洞の内部表面のいずれかから延在してもよい。いくつかの実施形態では、突出部は、マンドレルの外部表面および空洞の内部表面から延在してもよい。 The protrusion may extend from either the planar portion of the outer surface of the mandrel or the inner surface of the cavity. In some embodiments, the protrusions may extend from the outer surface of the mandrel and the inner surface of the cavity.

シールされた流体チャネルは、いくつかの実施形態では、マンドレルの外部表面と筐体の空洞の内部表面との間の平均距離である、平均高さを有する。シールされた流体チャネルはまた、平均幅を有し、いくつかの実施形態では、シールされた流体チャネルの平均幅は、シールされた流体チャネルの平均高さと少なくとも同一、例えば、少なくとも3倍、少なくとも5倍、または少なくとも10倍である。ある構成では、シールされた流体チャネルの平均高さは、約5ミクロンに等しいまたはそれを上回り、約500ミクロン未満であってもよい。シールされた流体チャネルを形成する、表面のうちの少なくとも1つは、シールされた流体チャネルの平均高さの約10%未満、例えば、約5%未満であって、理想的には、可能な限り平滑である、平均表面粗度を有してもよい。 The sealed fluid channel, in some embodiments, has an average height, which is the average distance between the outer surface of the mandrel and the inner surface of the cavity of the housing. The sealed fluid channel also has an average width, and in some embodiments, the average width of the sealed fluid channel is at least equal to, for example, at least 3 times, at least the average height of the sealed fluid channel. 5 times, or at least 10 times. In some configurations, the average height of the sealed fluid channel may be equal to or greater than about 5 microns and less than about 500 microns. At least one of the surfaces forming the sealed fluid channel is less than about 10%, for example less than about 5%, of the average height of the sealed fluid channel, ideally possible. It may have an average surface roughness that is as smooth as possible.

突出部は、第1の表面と、第2の表面とを含んでもよく、第1および第2の表面は、マンドレルの外部表面または空洞の内部表面のいずれかに接触し、シールされた流体チャネルを形成する、頂点を形成する。いくつかの構成では、頂点は、ある構成では、0.001ミクロンを上回るまたはそれと等しくあり得る、半径として形成されてもよい。 The protrusion may include a first surface and a second surface, where the first and second surfaces are in contact with either the outer surface of the mandrel or the inner surface of the cavity and are sealed fluid channels. Form a vertex. In some configurations, the vertices may be formed as radii, which in some configurations can be greater than or equal to 0.001 microns.

シールされた流体チャネルは、少なくとも部分的に、生理食塩水またはグルコース溶液と接触したとき、略中立摩擦帯電を呈する、材料から形成されてもよい。これを達成するために、シールされた流体チャネルは、少なくとも部分的に、ポリカーボネートから形成されてもよい。シールされた流体チャネルの部分はまた、ポリスルホン、アクリル、PVC、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレンポリマー、またはこれらの材料とポリカーボネートの組み合わせから形成されてもよい。 The sealed fluid channel may be formed from a material that, at least in part, exhibits a substantially neutral triboelectric charge when in contact with saline or glucose solution. To achieve this, the sealed fluid channel may be formed from polycarbonate, at least in part. The portion of the sealed fluid channel may also be formed from polysulfone, acrylic, PVC, nylon, polyethylene, polypropylene polymer, or a combination of these materials and polycarbonate.

医療用流体微小流動アセンブリは、約0.01ml/時を上回る流量で、いくつかの構成では、約500ml/時未満の流量で、シールされた流体チャネルが、流体がアセンブリ流体出口を通して流動することを可能にするように構成されてもよい。 Medical fluid microfluidic assembly has a flow rate above about 0.01 ml / hour, and in some configurations, at a flow rate of less than about 500 ml / hour, a sealed fluid channel allows fluid to flow through the assembly fluid outlet. May be configured to enable.

本発明の別の側面によると、医療用流体微小流動アセンブリを製造するための方法が、提供される。本方法は、空洞を備える医療用流体微小流動アセンブリ筐体を形成するステップと、外部表面を備えるマンドレルを形成するステップとを含んでもよい。加えて、医療用流体微小流動アセンブリ筐体またはマンドレルの材料のうちの少なくとも1つの固化に先立って、マンドレルは、空洞の内部表面またはマンドレルの外部表面のいずれかから延在する、少なくとも1つの部分的に固化された突出部が、マンドレルの外部表面または空洞の内部表面のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成するように、医療用流体微小流動アセンブリの筐体の空洞内に位置付けられてもよい。部分的に固化された材料は、より大きな変形容量を有し、それによって、幾何学的および製造変動を補償し、より完璧なシールを微小流動アセンブリ筐体とマンドレルとの間に形成し、微小漏出の性質を減少させる。マンドレルを医療用流体微小流動アセンブリ筐体の空洞内に位置付けるステップ後、マンドレルおよび/または医療用流体微小流動アセンブリ筐体は、時間、温度、化学、または他の手段のいずれかを通して固化される。一実施形態では、医療用流体微小流動アセンブリは、組立の間に部分的に固化される、医療用流体微小流動アセンブリ筐体を除き、全ての構成要素が完全に固化されると、組み立てられる。別の実施形態では、マンドレルのみが、部分的に、医療用流体微小流動アセンブリの組立の間に固化される。 According to another aspect of the invention, a method for manufacturing a medical fluid microfluidic assembly is provided. The method may include forming a medical fluid microfluidic assembly housing with cavities and forming a mandrel with an outer surface. In addition, prior to solidification of at least one of the medical fluid microfluidic assembly enclosure or mandrel material, the mandrel extends from either the inner surface of the cavity or the outer surface of the mandrel, at least one portion. Positioned within the cavity of the housing of the medical fluid microfluidic assembly such that the solidified protrusion abuts on either the outer surface of the mandrel or the inner surface of the cavity to form a sealed fluid channel. May be done. The partially solidified material has a larger deformation capacity, thereby compensating for geometric and manufacturing variations, forming a more perfect seal between the microfluidic assembly housing and the mandrel, micro. Reduces the nature of the leak. After the step of positioning the mandrel within the cavity of the medical fluid microfluidic assembly enclosure, the mandrel and / or the medical fluid microfluidic assembly enclosure is solidified through either time, temperature, chemistry, or other means. In one embodiment, the medical fluid microfluidic assembly is assembled when all components are fully solidified except for the medical fluid microfluidic assembly housing, which is partially solidified during assembly. In another embodiment, only the mandrel is partially solidified during the assembly of the medical fluid microfluidic assembly.

別の実施形態では、本方法は、微小流動アセンブリを通して所望の流量を達成するステップを含む。例えば、本方法は、空洞を有する医療用流体微小流動アセンブリ筐体を固定具の中に装填するステップと、硬化性接着剤を空洞の内部表面と支柱との間の筐体の空洞の内部表面の一部上に塗布するステップとを含んでもよい。本方法はさらに、加圧ガスの空気流量、または入口と出口との間の圧力差、例えば、出口における真空を監視するステップと、加圧ガスをシールされた流体チャネルを通してチャネル入口からチャネル出口に通過させるステップと、監視される空気流量に基づいて、マンドレルに対する支柱の圧接を調節するステップとを含んでもよい。硬化性接着剤が、次いで、測定された空気流量が標的空気流量に到達したとき、硬化されてもよい。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
医療用流体微小流動アセンブリであって、
アセンブリ流体入口およびアセンブリ流体出口と、
外部表面を有するマンドレルであって、上記マンドレルは、上記マンドレルの外部表面の少なくとも一部が空洞の内部表面の少なくとも一部と略平行であるように筐体の空洞内に位置付けられる、マンドレルと、
上記空洞の内部表面または上記マンドレルの外部表面のいずれかから延在する少なくとも1つの突出部であって、各突出部は、上記マンドレルの外部表面または上記空洞の内部表面のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成し、上記シールされた流体チャネルは、上記アセンブリ流体入口に近接して位置付けられるチャネル入口と、上記アセンブリ流体出口に近接して位置付けられるチャネル出口とを有する、突出部と
を備える、医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目2)
上記シールされた流体チャネルは、長さと、平均幅とを有し、上記チャネルの長さは、上記シールされた流体チャネルの平均幅を10倍上回り、上記シールされた流体チャネルの平均幅は、少なくとも50ミクロンである、項目1に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目3)
上記マンドレルの外部表面の少なくとも一部は、円錐形形状を有し、上記シールされた流体チャネルは、螺旋パターンで上記マンドレルの外部表面を中心として延在する、項目2に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目4)
上記シールされた流体チャネルは、上記シールされた流体チャネルの長さの少なくとも一部に沿って一定幅を有する、項目3に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目5)
上記シールされた流体チャネルは、上記シールされた流体チャネルの長さの少なくとも一部に沿って変動する幅を有する、項目3に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目6)
上記シールされた流体チャネルは、上記シールされた流体チャネルが上記チャネル出口に近接して最広となるように、上記チャネルの長さの少なくとも一部に沿って増加する幅を有する、項目5に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目7)
上記マンドレルの外部表面の少なくとも一部は、平面であり、上記空洞の内部表面の少なくとも一部は、上記マンドレルの外部表面の平面部分と略平行である、項目1に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目8)
上記少なくとも1つの突出部は、上記マンドレルの外部表面の平面部分または上記空洞の内部表面のいずれかから延在する、項目7に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目9)
上記マンドレルの外部表面のうちの少なくとも2つの部分は、平面であり、両部分は、上記空洞の内部表面と略平行であり、突出部が、少なくとも2つのシールされた流体チャネルが形成されるように、上記マンドレルまたは上記空洞のいずれかの各平面表面上に位置付けられる、項目8に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目10)
上記シールされた流体チャネルはさらに、上記マンドレルの外部表面と上記筐体の上記空洞の内部表面との間の平均距離である平均高さを含み、上記シールされた流体チャネルの平均幅は、上記シールされた流体チャネルの平均高さの少なくとも3倍である、項目2に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目11)
上記シールされた流体チャネルの平均高さは、約5ミクロンに等しいまたはそれを上回り、約500ミクロン未満である、項目10に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目12)
上記シールされた流体チャネルを形成する上記表面のうちの少なくとも1つは、上記シールされた流体チャネルの平均高さの約10%未満である平均表面粗度を有する、項目10に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目13)
上記シールされた流体チャネルを形成する上記表面のうちの少なくとも1つは、約0.012ミクロンを上回り、約5ミクロン未満である、平均表面粗度を有する、項目1に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目14)
上記突出部はさらに、第1の表面と、第2の表面とを備え、上記第1および第2の表面は、上記マンドレルの外部表面または上記空洞の内部表面のいずれかに接触し、上記シールされた流体チャネルを形成する、頂点を形成する、項目1に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目15)
上記頂点は、0.001ミクロンを上回るまたはそれと等しい半径として形成される、項目14に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目16)
上記シールされた流体チャネルは、少なくとも部分的に、生理食塩水またはグルコース溶液と接触したときに略中立摩擦帯電を呈する材料から形成される、項目1に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目17)
上記シールされた流体チャネルは、少なくとも部分的に、ポリカーボネートから形成される、項目1に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目18)
上記シールされた流体チャネルは、少なくとも部分的に、ポリカーボネート、ポリスルホン、アクリルポリマー、PVC(ポリ塩化ビニル)、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはそれらの組み合わせから形成される、項目1に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目19)
上記シールされた流体チャネルは、約0.01ml/時を上回り、約500ml/時未満の流量で、流体が上記アセンブリ流体出口を通して流動することを可能にするように構成される、項目1に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目20)
上記シールされた流体チャネルは、約0.01ml/時を上回る流量で、流体が上記アセンブリ流体出口を通して流動することを可能にするように構成される、項目1に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
(項目21)
医療用流体微小流動アセンブリを製造するための方法であって、上記方法は、
空洞を備える医療用流体微小流動アセンブリ筐体を形成するステップと、
外部表面を備えるマンドレルを形成するステップと、
上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体または上記マンドレルのうちの少なくとも1つの固化に先立って、上記空洞の内部表面または上記マンドレルの外部表面のいずれかから延在する少なくとも1つの部分的に固化された突出部が、上記マンドレルの外部表面または上記空洞の内部表面のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成するように、上記マンドレルを上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体の空洞内に位置付けるステップであって、上記シールされた流体チャネルは、チャネル入口と、チャネル出口とを有し、それによって、上記医療用流体微小流動アセンブリ内の垂れを低減させる、ステップと、
上記マンドレルを上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体の空洞内に位置付けるステップ後、上記マンドレルまたは上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体のうちの少なくとも1つを固化するステップと
を含む、方法。
(項目22)
アセンブリ流体出口を備える支柱を形成するステップと、
上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体、上記マンドレル、または上記支柱のうちの少なくとも1つの固化に先立って、上記支柱のアセンブリ流体出口が上記チャネル出口と流体連通するように、上記支柱を上記筐体の空洞内の上記マンドレルに対して圧接するステップと
をさらに含む、項目21に記載の方法。
(項目23)
上記支柱を上記筐体の空洞内の上記マンドレルに対して圧接するステップは、モータ式線形アクチュエータを利用する、項目22に記載の方法。
(項目24)
それを通して延在する開口部を備えるコネクタを形成するステップと、
上記支柱の少なくとも一部が上記コネクタの開口部内に位置付けられるように、上記コネクタを上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体に固着するステップと
をさらに含む、項目22に記載の方法。
(項目25)
接着剤を上記空洞の内部表面と上記支柱との間の上記筐体の空洞の内部表面の一部に塗布するステップと、
加圧ガスの空気流量を監視するステップと、
上記加圧ガスを上記シールされた流体チャネルを通して上記チャネル入口から上記チャネル出口に通過させるステップと、
上記監視される空気流量に基づいて、上記マンドレルに対する上記支柱の圧接を調節するステップと、
上記監視される空気流量が標的空気流量に到達したとき、上記接着剤を硬化させるステップと
をさらに含む、項目21に記載の方法。
(項目26)
上記空洞の内部表面または上記マンドレルの外部表面のいずれかから延在する上記部分的に固化された突出部を固化させるステップをさらに含む、項目21に記載の方法。
In another embodiment, the method comprises the step of achieving the desired flow rate through a microfluidic assembly. For example, the method involves loading a medical fluid microfluidic assembly enclosure with a cavity into a fixture and applying a curable adhesive to the interior surface of the cavity between the cavity and the strut. It may include a step of applying on a part of. The method further comprises monitoring the air flow rate of the pressurized gas or the pressure difference between the inlet and outlet, eg, the vacuum at the outlet, and the pressurized gas from the channel inlet to the channel outlet through a sealed fluid channel. It may include a step of passing and a step of adjusting the pressure contact of the strut to the mandrel based on the monitored air flow rate. The curable adhesive may then be cured when the measured air flow rate reaches the target air flow rate.
The present specification provides, for example, the following.
(Item 1)
Medical fluid microfluidic assembly
Assembly fluid inlet and assembly fluid outlet,
A mandrel having an outer surface, wherein the mandrel is positioned within the cavity of the housing such that at least a portion of the outer surface of the mandrel is substantially parallel to at least a portion of the inner surface of the cavity.
At least one protrusion extending from either the inner surface of the cavity or the outer surface of the mandrel, each protrusion abutting on either the outer surface of the mandrel or the inner surface of the cavity. Forming a sealed fluid channel, the sealed fluid channel has a protrusion having a channel inlet located close to the assembly fluid inlet and a channel outlet located close to the assembly fluid outlet.
A medical fluid microfluidic assembly.
(Item 2)
The sealed fluid channel has a length and an average width, the length of the channel is 10 times greater than the average width of the sealed fluid channel, and the average width of the sealed fluid channel is. The medical fluid microfluidic assembly according to item 1, which is at least 50 microns.
(Item 3)
The medical fluid microscopic according to item 2, wherein at least a part of the outer surface of the mandrel has a conical shape, and the sealed fluid channel extends around the outer surface of the mandrel in a spiral pattern. Fluid assembly.
(Item 4)
The medical fluid microfluidic assembly of item 3, wherein the sealed fluid channel has a constant width along at least a portion of the length of the sealed fluid channel.
(Item 5)
The medical fluid microfluidic assembly according to item 3, wherein the sealed fluid channel has a width that varies along at least a portion of the length of the sealed fluid channel.
(Item 6)
In item 5, the sealed fluid channel has a width that increases along at least a portion of the length of the channel so that the sealed fluid channel is widest in close proximity to the channel outlet. The described medical fluid microfluidic assembly.
(Item 7)
The medical fluid microfluidity according to item 1, wherein at least a portion of the outer surface of the mandrel is planar and at least a portion of the inner surface of the cavity is substantially parallel to the planar portion of the outer surface of the mandrel. assembly.
(Item 8)
7. The medical fluid microfluidic assembly of item 7, wherein the at least one protrusion extends from either a planar portion of the outer surface of the mandrel or the inner surface of the cavity.
(Item 9)
At least two parts of the outer surface of the mandrel are planar and both parts are substantially parallel to the inner surface of the cavity so that the protrusions form at least two sealed fluid channels. The medical fluid microfluidic assembly according to item 8, which is located on each plane surface of either the mandrel or the cavity.
(Item 10)
The sealed fluid channel further includes an average height, which is the average distance between the outer surface of the mandrel and the inner surface of the cavity of the housing, and the average width of the sealed fluid channel is the above. The medical fluid microfluidic assembly according to item 2, which is at least 3 times the average height of the sealed fluid channel.
(Item 11)
The medical fluid microfluidic assembly according to item 10, wherein the sealed fluid channel has an average height equal to or greater than about 5 microns and less than about 500 microns.
(Item 12)
The medical use according to item 10, wherein at least one of the surfaces forming the sealed fluid channel has an average surface roughness of less than about 10% of the average height of the sealed fluid channel. Fluid microfluidic assembly.
(Item 13)
The medical fluid micrometer according to item 1, wherein at least one of the surfaces forming the sealed fluid channel has an average surface roughness greater than about 0.012 microns and less than about 5 microns. Fluid assembly.
(Item 14)
The protrusion further comprises a first surface and a second surface, the first and second surfaces contacting either the outer surface of the mandrel or the inner surface of the cavity and the seal. The medical fluid microfluidic assembly according to item 1, wherein the fluid channel is formed, the apex is formed.
(Item 15)
The medical fluid microfluidic assembly according to item 14, wherein the apex is formed as a radius greater than or equal to 0.001 micron.
(Item 16)
The medical fluid microfluidic assembly of item 1, wherein the sealed fluid channel is formed, at least in part, from a material that exhibits substantially neutral triboelectricity when in contact with saline or glucose solution.
(Item 17)
The medical fluid microfluidic assembly according to item 1, wherein the sealed fluid channel is at least partially formed of polycarbonate.
(Item 18)
The medical fluid of item 1, wherein the sealed fluid channel is at least partially formed from polycarbonate, polysulfone, acrylic polymer, PVC (polyvinyl chloride), nylon, polyethylene, polypropylene, or a combination thereof. Microfluid assembly.
(Item 19)
Item 1. The sealed fluid channel is configured to allow fluid to flow through the assembly fluid outlet at a flow rate of greater than about 0.01 ml / hour and less than about 500 ml / hour. Medical fluid microflow assembly.
(Item 20)
The medical fluid microfluidic assembly according to item 1, wherein the sealed fluid channel is configured to allow fluid to flow through the assembly fluid outlet at a flow rate greater than about 0.01 ml / hour. ..
(Item 21)
A method for manufacturing a medical fluid microfluidic assembly, wherein the above method is used.
Steps to form a medical fluid microfluidic assembly housing with cavities,
The steps to form a mandrel with an outer surface,
Prior to solidification of at least one of the medical fluid microfluidic assembly housing or mandrel, at least one partially solidified extending from either the inner surface of the cavity or the outer surface of the mandrel. Position the mandrel within the cavity of the medical fluid microfluidic assembly housing so that the protrusion abuts on either the outer surface of the mandrel or the inner surface of the cavity to form a sealed fluid channel. A step, wherein the sealed fluid channel has a channel inlet and a channel outlet, thereby reducing sagging in the medical fluid microfluidic assembly.
After the step of positioning the mandrel in the cavity of the medical fluid microfluidic assembly housing, a step of solidifying at least one of the mandrel or the medical fluid microfluidic assembly housing.
Including, how.
(Item 22)
Steps to form a strut with an assembly fluid outlet,
Prior to solidification of at least one of the medical fluid microfluidic assembly housing, the mandrel, or the struts, the struts are placed in the housing so that the assembly fluid outlet of the struts communicates with the channel outlet. With the step of pressing against the above mandrel in the cavity of
21. The method of item 21, further comprising.
(Item 23)
The method according to item 22, wherein the step of pressing the strut against the mandrel in the cavity of the housing utilizes a motorized linear actuator.
(Item 24)
With the step of forming a connector with an opening extending through it,
With the step of fixing the connector to the medical fluid microfluidic assembly housing so that at least a portion of the column is positioned within the opening of the connector.
22. The method of item 22.
(Item 25)
A step of applying an adhesive to a part of the inner surface of the cavity of the housing between the inner surface of the cavity and the strut,
Steps to monitor the air flow rate of pressurized gas and
A step of passing the pressurized gas from the channel inlet to the channel outlet through the sealed fluid channel,
The step of adjusting the pressure contact of the column with respect to the mandrel based on the monitored air flow rate, and
When the monitored air flow rate reaches the target air flow rate, the step of curing the adhesive
21. The method of item 21, further comprising.
(Item 26)
21. The method of item 21, further comprising solidifying the partially solidified protrusion extending from either the inner surface of the cavity or the outer surface of the mandrel.

図1Aは、本発明の側面による、微小流動アセンブリの実施形態を利用する注入ポンプシステムの斜視図である。FIG. 1A is a perspective view of an injection pump system utilizing an embodiment of a microfluidic assembly according to aspects of the present invention. 図1Bは、本発明の別の側面による、微小流動アセンブリの実施形態を利用する注入ポンプシステムの別の斜視図である。FIG. 1B is another perspective view of an injection pump system utilizing an embodiment of a microfluidic assembly according to another aspect of the invention. 図2Aは、図1Aの微小流動アセンブリの斜視分解図である。FIG. 2A is a perspective exploded view of the microfluidic assembly of FIG. 1A. 図2Bは、微小流動アセンブリの別の実施形態の斜視分解図である。FIG. 2B is a perspective exploded view of another embodiment of the microfluidic assembly. 図3Aは、本発明による、微小流動アセンブリの実施形態の斜視図である。FIG. 3A is a perspective view of an embodiment of a microfluidic assembly according to the present invention. 図3Bは、図3Aに描写される微小流動アセンブリの実施形態の側面図である。FIG. 3B is a side view of an embodiment of the microfluidic assembly depicted in FIG. 3A. 図4Aは、線A-Aに沿って得られた図3Bに描写される微小流動アセンブリの断面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view of the microfluidic assembly depicted in FIG. 3B obtained along lines AA. 図4Bは、微小流動アセンブリの実施形態の断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view of an embodiment of a microfluidic assembly. 図4Cは、図2Bに描写される組み立てられた微小流動アセンブリの断面図である。FIG. 4C is a cross-sectional view of the assembled microfluidic assembly depicted in FIG. 2B. 図5は、本発明において有用な流体ダボの実施形態の側面図である。FIG. 5 is a side view of an embodiment of a fluid dowel useful in the present invention. 図6は、図5に描写される流体ダボの端面図である。FIG. 6 is an end view of the fluid dowel depicted in FIG. 図7は、本発明において有用な筐体の実施形態の側面図である。FIG. 7 is a side view of an embodiment of a housing useful in the present invention. 図8は、線B-Bに沿って得られた図7に描写される筐体の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the housing depicted in FIG. 7 obtained along lines BB. 図9は、図8に描写される筐体の丸で囲まれた部分の拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view of the circled portion of the housing depicted in FIG. 図10は、図9に描写される筐体の丸で囲まれた部分の拡大図である。FIG. 10 is an enlarged view of the circled portion of the housing depicted in FIG. 図11は、図4Aに描写される微小流動アセンブリの丸で囲まれた部分の拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view of the circled portion of the microfluidic assembly depicted in FIG. 4A. 図12Aは、マンドレルの実施形態の側面図である。図12Bは、マンドレルの別の実施形態の側面図である。図12Cは、マンドレルのさらに別の実施形態の側面図である。FIG. 12A is a side view of the embodiment of the mandrel. FIG. 12B is a side view of another embodiment of the mandrel. FIG. 12C is a side view of yet another embodiment of the mandrel. 図13Aは、マンドレルのさらに別の実施形態の斜視図である。FIG. 13A is a perspective view of yet another embodiment of the mandrel. 図13Bは、マンドレルの代替実施形態の上面図である。FIG. 13B is a top view of an alternative embodiment of the mandrel. 図13Cは、図13Bに描写されるマンドレルの断面図である。FIG. 13C is a cross-sectional view of the mandrel depicted in FIG. 13B. 図13Dは、マンドレルの異なる実施形態の斜視図である。FIG. 13D is a perspective view of different embodiments of the mandrel. 図13Eは、マンドレルの別の実施形態の断面図である。FIG. 13E is a cross-sectional view of another embodiment of the mandrel. 図14は、マンドレルおよび筐体の部分断面図である。FIG. 14 is a partial cross-sectional view of the mandrel and the housing. 図15は、携行用注入ポンプのリザーバ内に位置付けられる、微小流動アセンブリの実施形態の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of an embodiment of a microfluidic assembly located in the reservoir of a portable infusion pump. 図16は、本発明の側面による、微小流動アセンブリを製造する例示的方法を図示する、フローチャートである。FIG. 16 is a flow chart illustrating an exemplary method of manufacturing a microfluidic assembly according to aspects of the invention. 図17は、本発明の側面による、微小流動アセンブリを通して所望の流量を達成する例示的方法を図示する、フローチャートである。FIG. 17 is a flow chart illustrating an exemplary method of achieving a desired flow rate through a microfluidic assembly according to aspects of the invention. 図18は、部分的に固化された「未乾燥」構成要素を伴う微小流動アセンブリを製造する利点を図示する、グラフである。FIG. 18 is a graph illustrating the advantages of manufacturing microfluidic assemblies with partially solidified "undried" components.

本発明は、ここで、図面に図示される、1つまたはそれを上回る実施形態を参照して説明されるであろう。発明を実施するための形態は、本発明の説明として提供され、本発明の限定として意図されるものではないことを理解されたい。例えば、一実施形態の一部として図示および説明される特徴は、別の実施形態上で使用され、なおもさらなる実施形態をもたらしてもよい。本発明は、本明細書に説明される実施形態に対するこれらおよび他の修正ならびに変形例を含むことが意図される。 The present invention will be described herein with reference to one or more embodiments illustrated in the drawings. It should be understood that the embodiments for carrying out the invention are provided as an explanation of the invention and are not intended as a limitation of the invention. For example, the features illustrated and described as part of one embodiment may be used on another embodiment and still provide further embodiments. The invention is intended to include these and other modifications and variations to the embodiments described herein.

図1Aは、患者への流体の送達のための携行用注入ポンプシステム110を図示する。携行用注入ポンプシステム110は、典型的には、リザーバ112と、リザーバ支持体と、それを通してリザーバ112からの流体が流動する、管類114とを含む。リザーバ112はまた、ポンプとして機能してもよく、典型的には、ゴムまたはエラストマブラダであって、これは、注入プロセスの間、一定圧力をポンプの内容物に付与するように設計される。携行用注入ポンプシステム内の典型的圧力は、約20kPa~約60kPaに及ぶことができる。 FIG. 1A illustrates a portable infusion pump system 110 for delivery of fluid to a patient. The portable infusion pump system 110 typically includes a reservoir 112, a reservoir support, and tubes 114 through which fluid from the reservoir 112 flows. The reservoir 112 may also function as a pump, typically a rubber or elastomer bladder, which is designed to apply constant pressure to the contents of the pump during the infusion process. Typical pressures in a portable infusion pump system can range from about 20 kPa to about 60 kPa.

図1Aおよび1Bに示されるように、微小流動制限器10の流体入口は、医療用管類114に接続され、流体をリザーバ112から受容してもよい。流体は、微小流動制限器10を通して通過し、微小流動制限器10の流体出口を通して、図1Aに示されるように、針アセンブリ113の中に退出し、患者に流動するか、または、図1Bに示されるように、医療用管類116の中に退出し、患者に流動する。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the fluid inlet of the microfluidic limiter 10 may be connected to the medical tubing 114 and receive the fluid from the reservoir 112. The fluid passes through the microfluidic limiter 10 and exits into the needle assembly 113 through the fluid outlet of the microfluidic limiter 10 and flows into the needle assembly 113 or flows to the patient or in FIG. 1B. As shown, it exits into the medical tube 116 and flows to the patient.

微小流動アセンブリ10は、そのアセンブリ流体入口28およびアセンブリ流体出口26(両方とも図3Aに示される)において、医療用管類、ルアー係止コネクタ、ならびに流体路を形成するために利用可能な多数の機構の任意のその他のもの等、種々の物品に係合し、それを保定するように構成されてもよい。 The microfluidic assembly 10 has a number of available to form medical tubing, luer locking connectors, and fluid paths at its assembly fluid inlet 28 and assembly fluid outlet 26 (both shown in FIG. 3A). It may be configured to engage and retain various articles, such as any other of the mechanism.

微小流動制限器アセンブリ10は、患者への流体の流動を制限するために利用されてもよい。微小流動制限器アセンブリ10は、医療用管類114を介して、リザーバ112に接続されてもよく、種々の機構を使用して、患者に接続されてもよい。例えば、図1Aに示されるように、微小流動制限器アセンブリ10は、一端において、医療用管類114に、その他端において、患者の確立された静脈内部位に係合するように構成される、針アセンブリ113接続されてもよい。他の構成では、図1Bに示されるように、微小流動制限器アセンブリ10は、その他端に接続される針アセンブリ113を有し得る、医療用管類116に接続されてもよい。随意に、複数の微小流動制限器アセンブリが、リザーバ112と患者との間の流体路内で使用されてもよい。例えば、図1Bでは、流体は、リザーバ112から、医療用管類114の中に、微小流動制限器アセンブリ10を通して、医療用管類116の中に、第2の微小流動制限器アセンブリを通して、針アセンブリ113の中に、そして患者に流動する。針アセンブリ113の代わりに、カテーテル、ルアー係止継手、または他の特殊継手を含む、他の物品が、利用されてもよい。 The microfluidic limiter assembly 10 may be utilized to limit the flow of fluid to the patient. The microfluidic limiter assembly 10 may be connected to the reservoir 112 via a medical tube 114 or may be connected to the patient using various mechanisms. For example, as shown in FIG. 1A, the microfluidic limiter assembly 10 is configured to engage the medical tube 114 at one end and the established intravenous site of the patient at the other end. Needle assembly 113 may be connected. In other configurations, as shown in FIG. 1B, the microfluidic limiter assembly 10 may be connected to a medical tube 116, which may have a needle assembly 113 connected to the other end. Optionally, multiple microfluidic limiter assemblies may be used in the fluid path between the reservoir 112 and the patient. For example, in FIG. 1B, the fluid is needled from the reservoir 112 into the medical tubing 114 through the microfluidic limiter assembly 10 and into the medical tubing 116 through the second microfluidic limiter assembly. Flow into assembly 113 and to the patient. Instead of the needle assembly 113, other articles may be utilized, including catheters, luer locking joints, or other special joints.

図2A-4Bを参照すると、医療用流体微小流動アセンブリが、これらの図において示される。微小流動アセンブリ10は、アセンブリ流体入口28と、アセンブリ流体出口26とを含み、これは、アセンブリ流体入口28に進入する流体が微小流動アセンブリ10を通して通過し、微小流動アセンブリ10からアセンブリ流体出口26を通して退出するように流動的に接続される。アセンブリ流体入口28は、いくつかの実施形態では、図4Aおよび4Bに示されるように、筐体22内に位置付けられてもよい。アセンブリ流体出口26は、いくつかの実施形態では、図4Aおよび4Bに示されるように、支柱14内に位置付けられてもよい。 With reference to FIGS. 2A-4B, medical fluid microfluidic assemblies are shown in these figures. The microfluidic assembly 10 includes an assembly fluid inlet 28 and an assembly fluid outlet 26, which allows fluid entering the assembly fluid inlet 28 to pass through the microfluidic assembly 10 and from the microfluidic assembly 10 through the assembly fluid outlet 26. Connected fluidly to leave. The assembly fluid inlet 28 may, in some embodiments, be located within the housing 22 as shown in FIGS. 4A and 4B. The assembly fluid outlet 26 may, in some embodiments, be located within the stanchion 14 as shown in FIGS. 4A and 4B.

図2Aは、微小流動アセンブリ10の実施形態の分解図であって、これは、筐体22と、マンドレル20と、ダボ18と、シール16と、支柱14と、コネクタ12とを含む。微小流動アセンブリ10の他の実施形態は、マンドレル20およびダボ18等の選択された要素が単一部品として形成されるように構成されてもよい。例えば、筐体22およびコネクタ12は、単一部品として形成されてもよく、これはまた、シール16を含んでもよい。支柱14、シール16、ダボ18、およびマンドレル20もまた、単一部品として形成されてもよい。ある実施形態では、選択された部品は、製造の容易性のために省略されてもよい。 FIG. 2A is an exploded view of an embodiment of the microfluidic assembly 10, which includes a housing 22, a mandrel 20, a dowel 18, a seal 16, a strut 14, and a connector 12. Other embodiments of the microfluidic assembly 10 may be configured such that selected elements such as the mandrel 20 and dowels 18 are formed as a single component. For example, the housing 22 and the connector 12 may be formed as a single component, which may also include a seal 16. The stanchion 14, seal 16, dowel 18, and mandrel 20 may also be formed as a single component. In certain embodiments, the selected parts may be omitted for ease of manufacture.

図2Aに見られるように、マンドレル20は、筐体22内に位置付けられ、空洞70と、端部68と、外部表面66とを含んでもよい。ダボ18は、マンドレル20が中心空洞70とともに形成される実施形態では、有用であり得る。ダボ18の本体50は、マンドレル20の空洞70内に位置付けられてもよく、支持をマンドレル20に提供するために有用であり得る。ダボ18の本体50は、中心空洞70の一部のみを占有してもよい。 As seen in FIG. 2A, the mandrel 20 is located within the housing 22 and may include a cavity 70, an end 68, and an outer surface 66. The dowel 18 may be useful in embodiments where the mandrel 20 is formed with the central cavity 70. The body 50 of the dowel 18 may be positioned within the cavity 70 of the mandrel 20 and may be useful for providing support to the mandrel 20. The main body 50 of the dowel 18 may occupy only a part of the central cavity 70.

支柱14は、ダボ18およびマンドレル20を筐体22内の空洞80の中に移動させるように構成される。選択実施形態では、支柱14およびダボ18は、単一要素として形成されてもよい。特定の製造プロセスのための好適性に応じて、支柱14、シール16、ダボ18、およびコネクタ12は、1つまたは複数の要素として形成されてもよい。例えば、支柱14およびダボ18は、単一要素として形成されてもよい。他の実施形態では、支柱14、ダボ18、およびコネクタ12は、単一要素として形成されてもよい。支柱14、マンドレル20、およびダボ18は、単一要素として形成されてもよい、または接着剤、超音波溶接、ねじ、もしくはスナップ嵌合特徴を介して、継合されてもよい。 The stanchion 14 is configured to move the dowel 18 and the mandrel 20 into the cavity 80 in the housing 22. In an optional embodiment, the stanchions 14 and dowels 18 may be formed as a single element. Depending on the suitability for a particular manufacturing process, the stanchions 14, seals 16, dowels 18, and connectors 12 may be formed as one or more elements. For example, the stanchions 14 and dowels 18 may be formed as a single element. In other embodiments, the stanchions 14, dowels 18, and connectors 12 may be formed as a single element. The stanchions 14, mandrel 20, and dowels 18 may be formed as a single element or may be spliced together via an adhesive, ultrasonic weld, screw, or snap fitting feature.

シール16は、支柱14の一部として形成されてもよい、または別個に形成され、支柱14と筐体22の内部表面86との間に位置付けられてもよい。例えば、シール16は、シール16が支柱14の外部表面および筐体22の内部表面86と接触するように、支柱14の戻り止め46内に位置付けられてもよい。シール16は、流体が、通路42のみを通して伝送されることを確実にし、流体が、微小流動アセンブリ10を通した流体の適切な流動を計測する制限された流動チャネルをバイパスすることを防止するように機能する。シール16はまた、支柱14を筐体22の内部表面86に継合するために使用される接着剤が、微小流動制限器アセンブリ10を通る流体の流動に干渉することを防止することに役立つ。シール16は、シリコーン、ゴム、または他の好適な材料を含む、種々の材料のいずれかから形成されてもよい。ある実施形態では、支柱14およびシール16は、単一要素として形成されてもよく、シール16は、支柱14、マンドレル20、ダボ18、または筐体22と共成型されてもよい。支柱14、シール16、およびコネクタ12はまた、単一要素として形成されてもよい。 The seal 16 may be formed as part of the stanchion 14 or may be formed separately and positioned between the stanchion 14 and the internal surface 86 of the housing 22. For example, the seal 16 may be positioned within the detent 46 of the strut 14 so that the seal 16 comes into contact with the outer surface of the strut 14 and the inner surface 86 of the housing 22. The seal 16 ensures that the fluid is transmitted only through the passage 42 and prevents the fluid from bypassing the restricted flow channel that measures the proper flow of the fluid through the microfluidic assembly 10. Works for. The seal 16 also helps prevent the adhesive used to join the stanchions 14 to the internal surface 86 of the housing 22 from interfering with the flow of fluid through the microfluidic limiter assembly 10. The seal 16 may be formed from any of a variety of materials, including silicone, rubber, or other suitable materials. In certain embodiments, the stanchion 14 and seal 16 may be formed as a single element, and the seal 16 may be co-molded with the stanchion 14, mandrel 20, dowel 18, or housing 22. The stanchion 14, the seal 16, and the connector 12 may also be formed as a single element.

図2Bは、微小流動アセンブリの別の実施形態の分解図であって、これは、筐体22と、マンドレル20と、シール16と、支柱14と、コネクタ12とを含む。図2Bに見られるように、支柱14は、ねじ山付き特徴15を含んでもよい。加えて、筐体22は、渦巻溝を含んでもよく、支柱14は、スパイク状部分を含んでもよい。シール16は、オーバーキャスト成型されてもよい。 FIG. 2B is an exploded view of another embodiment of the microfluidic assembly, which includes a housing 22, a mandrel 20, a seal 16, a strut 14, and a connector 12. As seen in FIG. 2B, the strut 14 may include a threaded feature 15. In addition, the housing 22 may include a spiral groove and the strut 14 may include a spike-like portion. The seal 16 may be overcast molded.

図3Aは、組み立てられた状態における微小流動アセンブリ10の実施形態を示し、支柱14内に位置付けられる、アセンブリ流体出口26を描写する。図4に示される、アセンブリ流体入口28は、筐体22内に位置付けられる。図3Bは、図3Aの組み立てられた微小流動アセンブリ10の側面図を図示する。 FIG. 3A shows an embodiment of the microfluidic assembly 10 in the assembled state and depicts an assembly fluid outlet 26 located within a strut 14. The assembly fluid inlet 28, shown in FIG. 4, is located within the housing 22. FIG. 3B illustrates a side view of the assembled microfluidic assembly 10 of FIG. 3A.

図3Aおよび3Bに示されるように、コネクタ12の外部表面30は、くぼみ32等のその使用の容易性を向上させるための特徴を含んでもよい。くぼみ32または他の把持特徴は、例えば、リブ、ローレット加工、または単なる粗面表面テクスチャ等、多様に形成されてもよい。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the outer surface 30 of the connector 12 may include features such as recesses 32 to improve its ease of use. The recess 32 or other gripping features may be formed in a variety of ways, for example, ribs, knurling, or just rough surface textures.

コネクタ12は、コネクタ12を通して延在し得る、開口部34を含む。ねじ山36が、開口部34の内部表面35の中に形成され、流体源が微小流動アセンブリ10に解放可能に係合されることを可能にしてもよい。ルアー係止継手およびスナップ嵌合接続は、特に、コネクタ12と併せて使用するために非常に好適である。 The connector 12 includes an opening 34 that may extend through the connector 12. Threads 36 may be formed within the internal surface 35 of the opening 34 to allow the fluid source to be releasably engaged with the microfluidic assembly 10. Luer locking fittings and snap fitting connections are particularly well suited for use in conjunction with the connector 12.

図4Aおよび4Bに示されるように、筐体22はさらに、コネクタ12に隣接して位置付けられ得る、端部78を含む。コネクタ12は、選択された実施形態では、筐体22に係合するように構成される、陥凹表面38と、肩部40とを含んでもよい。図4Bに示されるように、支柱14およびコネクタ12は、コネクタ12が支柱14にスナップ嵌合する、または別様に機械的に接続されるように設計されてもよい。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the housing 22 further includes an end 78 that may be positioned adjacent to the connector 12. The connector 12 may include, in selected embodiments, a recessed surface 38 configured to engage the housing 22 and a shoulder 40. As shown in FIG. 4B, the stanchion 14 and the connector 12 may be designed such that the connector 12 snaps into the stanchion 14 or is otherwise mechanically connected.

出口部分74に隣接する、筐体22の端部78は、コネクタ12の陥凹表面38に当接する。コネクタ12の肩部40は、筐体22の出口部分74の少なくとも一部の周囲に延在してもよい。ある実施形態では、筐体22およびコネクタ12は、ともに締まり嵌めされてもよい、または接着剤または超音波溶接、保定特徴、もしくは締結具等の他の継合プロセスによって固着されてもよい。図4Bの微小流動アセンブリに描写されるように、筐体22は、単に、コネクタ12に当接し、微小流動アセンブリ10の他の要素によって、定位置に固着されてもよい。特定の実施形態では、筐体22およびコネクタ12は、単一要素として一体的に形成されてもよい。 The end 78 of the housing 22 adjacent to the exit portion 74 abuts on the recessed surface 38 of the connector 12. The shoulder portion 40 of the connector 12 may extend around at least a part of the outlet portion 74 of the housing 22. In certain embodiments, the housing 22 and the connector 12 may both be clamped together or secured by an adhesive or other splicing process such as ultrasonic welding, retention features, or fasteners. As depicted in the microfluidic assembly of FIG. 4B, the housing 22 may simply abut on the connector 12 and be anchored in place by other elements of the microfluidic assembly 10. In certain embodiments, the housing 22 and the connector 12 may be integrally formed as a single element.

図4Bに描写される微小流動アセンブリの実施形態は、マンドレル20が筐体22の空洞80内に位置付けられ、マンドレル20が空洞を有しておらず、支柱14と接触していることを示す。マンドレル20および支柱14は、単一要素として形成されてもよい、または接着剤、保定機構、超音波溶接、および同等物によって継合されてもよい。 The embodiment of the microfluidic assembly depicted in FIG. 4B shows that the mandrel 20 is located in the cavity 80 of the housing 22 and that the mandrel 20 does not have a cavity and is in contact with the stanchion 14. The mandrel 20 and the stanchion 14 may be formed as a single element or may be spliced together by an adhesive, a retention mechanism, ultrasonic welding, and an equivalent.

図5および6に示されるように、ダボ18はさらに、円周64と、マンドレル20の端部68に隣接して位置付けられ得る、下側表面54とを有する、ディスク52を含んでもよい。ディスク52は、その上に少なくとも1つのボス58、いくつかの実施形態では、複数のボス58が位置付けられ得る、上側表面56を含んでもよい。各ボス58の上側表面60は、支柱14に接触してもよい。 As shown in FIGS. 5 and 6, the dowel 18 may further include a disc 52 having a circumference 64 and a lower surface 54 that may be positioned adjacent to the end 68 of the mandrel 20. The disc 52 may include at least one boss 58 on it, and in some embodiments, an upper surface 56 on which multiple bosses 58 may be located. The upper surface 60 of each boss 58 may come into contact with the column 14.

図4A-4Cおよび7-10は、本発明において有用な筐体22を描写する。筐体22は、出口部分74と、入口部分76とを含む。図7および8に描写される実施形態では、アセンブリ流体入口28は、筐体22の入口部分76に近接して位置付けられる。筐体22の外部表面73は、多様に形成され、ユーザの特定の必要性に合わせてもよい。筐体の外部は、ユーザが、筐体22を容易かつしっかりと握持することを可能にするように構成されてもよい。微小流動アセンブリ10の特性に関する情報が、筐体22上に刻設されてもよい。 4A-4C and 7-10 depict a housing 22 useful in the present invention. The housing 22 includes an outlet portion 74 and an inlet portion 76. In the embodiments depicted in FIGS. 7 and 8, the assembly fluid inlet 28 is positioned in close proximity to the inlet portion 76 of the housing 22. The outer surface 73 of the housing 22 may be variously formed to meet the specific needs of the user. The exterior of the housing may be configured to allow the user to easily and firmly grip the housing 22. Information about the properties of the microfluidic assembly 10 may be engraved on the housing 22.

図8に示されるように、筐体22は、空洞80を形成する、内部表面86を含む。空洞80は、入口部分84および遷移部分82等の面積を有してもよい。筐体22の内部表面86は、多様に成形されてもよく、平面、湾曲、円錐形、または他の形状である、いくつかの部分を有してもよい。 As shown in FIG. 8, the housing 22 includes an internal surface 86 that forms the cavity 80. The cavity 80 may have an area such as an inlet portion 84 and a transition portion 82. The internal surface 86 of the housing 22 may be variously molded and may have several portions that are flat, curved, conical, or other shapes.

図4Aに示されるように、選択実施形態では、アセンブリ流体入口28は、空洞80に隣接して位置付けられてもよく、空洞80は、入口部分84を有してもよい。流体は、筐体22内のアセンブリ流体入口28を通して微小流動アセンブリ10に進入する。 As shown in FIG. 4A, in the selective embodiment, the assembly fluid inlet 28 may be positioned adjacent to the cavity 80, which may have an inlet portion 84. The fluid enters the microfluidic assembly 10 through the assembly fluid inlet 28 in the housing 22.

図11に最良に示されるように、マンドレル20の外部表面66は、筐体22の空洞80の内部表面86に近接して位置付けられる。 As best shown in FIG. 11, the outer surface 66 of the mandrel 20 is positioned in close proximity to the inner surface 86 of the cavity 80 of the housing 22.

図2Aおよび4A-4Cに示される、支柱14は、入口端部48を有する。支柱14内の通路42は、入口端部48からアセンブリ流体出口26まで延在する。支柱14の入口端部48は、ダボ18のボス58またはマンドレル20と接触して位置付けられる。図2Aおよび4Aに見られるように、支柱14はまた、入口端部48に近接する支柱14から外向きに延在し、その少なくとも一部を包囲する、カラー44を含んでもよい。筐体22の中への支柱14の組立に応じて、カラー44は、間隙がカラー44と空洞80の内部表面86との間または支柱14の外部表面と空洞80の内部表面86との間のいずれかに形成されるように構成されてもよい。接着剤が、支柱14を筐体22に、選択実施形態では、マンドレル20に固着するために使用されてもよい。浸潤性タイプの接着剤が、間隙を充填し、構成要素をともに固着するために使用されてもよい。そのような接着剤は、支柱14が筐体22内に位置付けられた後、塗布されてもよい。 The strut 14, as shown in FIGS. 2A and 4A-4C, has an inlet end 48. The passage 42 in the strut 14 extends from the inlet end 48 to the assembly fluid outlet 26. The inlet end 48 of the stanchion 14 is positioned in contact with the boss 58 or the mandrel 20 of the dowel 18. As seen in FIGS. 2A and 4A, the stanchion 14 may also include a collar 44 that extends outward from the stanchion 14 close to the inlet end 48 and surrounds at least a portion thereof. Depending on the assembly of the stanchions 14 into the housing 22, the collar 44 may have a gap between the collar 44 and the inner surface 86 of the cavity 80 or between the outer surface of the stanchions 14 and the inner surface 86 of the cavity 80. It may be configured to be formed in either. Adhesives may be used to attach the stanchions 14 to the housing 22 and, in selective embodiments, to the mandrel 20. An permeable type adhesive may be used to fill the gap and secure the components together. Such an adhesive may be applied after the stanchion 14 has been positioned within the housing 22.

支柱14と筐体22との間の間隙は、約0.01mm~約1.25mmに及んでもよく、選択された実施形態では、約0.075mmであってもよい。 The gap between the stanchions 14 and the housing 22 may range from about 0.01 mm to about 1.25 mm and, in selected embodiments, about 0.075 mm.

組み立てられた構成における図2Bに描写される微小流動アセンブリの断面図である、図4Cに見られるように、支柱14は、ねじ山付き特徴15を含んでもよい。ねじ山付き特徴15は、筐体22の内部表面86の少なくとも一部と係合してもよい。 As seen in FIG. 4C, which is a cross-sectional view of the microfluidic assembly depicted in FIG. 2B in the assembled configuration, the strut 14 may include threaded features 15. The threaded feature 15 may engage at least a portion of the internal surface 86 of the housing 22.

図8-13Bを参照すると、少なくとも1つの突出部90が、筐体22の空洞80の内部表面86またはマンドレル20の外部表面66のいずれか上に位置付けられる。図8は、マンドレル20が位置付けられるであろう面積である、内部表面86上に位置付けられる、突出部90を示す。突出部90は、筐体22の実質的長さに沿って延在してもよく、いくつかの実施形態では、マンドレル20の長さを越えて延在してもよい。これは、筐体22内におけるマンドレル20の位置付けのより広い変動を可能にすることによって、微小流動アセンブリ10が構築されるプロセスにおける柔軟性を可能にする。 Referring to FIG. 8-13B, at least one protrusion 90 is located on either the inner surface 86 of the cavity 80 of the housing 22 or the outer surface 66 of the mandrel 20. FIG. 8 shows a protrusion 90 located on the inner surface 86, which is the area where the mandrel 20 will be located. The protrusion 90 may extend along the substantial length of the housing 22, and in some embodiments may extend beyond the length of the mandrel 20. This allows flexibility in the process by which the microfluidic assembly 10 is constructed by allowing wider variation in the positioning of the mandrel 20 within the housing 22.

図9および10は、突出部90の実施形態をより詳細に示す。突出部90は、幅Wおよび高さHをその最高端部に有する、ランプとして形成されてもよい。突出部90は、第1の表面92と、第2の表面94とを含んでもよく、第1および第2の表面92、94は、図10に示されるように、頂点96を形成する。突出部90は、内部表面86の円周を中心として少なくとも2回の完全巻着を形成するように十分な長さにわたって、マンドレル20の内部表面86または外部表面66に沿って延在してもよい。 9 and 10 show the embodiment of the protrusion 90 in more detail. The protrusion 90 may be formed as a lamp having a width W and a height H at its highest end. The protrusion 90 may include a first surface 92 and a second surface 94, the first and second surfaces 92, 94 forming vertices 96, as shown in FIG. The protrusion 90 may extend along the inner surface 86 or outer surface 66 of the mandrel 20 over a length sufficient to form at least two complete windings around the circumference of the inner surface 86. good.

図11は、マンドレル20の外部表面66に当接する、突出部90を示す。その中に見られるように、シールされた流体チャネル100は、内部表面86、外部表面66、および突出部90の間に形成される。図8-11に示される実施形態では、シールされた流体チャネル100は、微小流動制限器アセンブリ10を通した流体のための螺旋経路を形成する。 FIG. 11 shows a protrusion 90 that abuts on the outer surface 66 of the mandrel 20. As seen therein, the sealed fluid channel 100 is formed between the inner surface 86, the outer surface 66, and the protrusion 90. In the embodiment shown in FIG. 8-11, the sealed fluid channel 100 forms a spiral path for the fluid through the microfluidic limiter assembly 10.

特定の実施形態では、突出部90は、内部表面86または外部表面66の少なくとも一部上に実質的に連続螺旋状に延在する、長さを有する。突出部90は、異なる様式でそのような表面上に位置付けられてもよい。例えば、突出部90の連続巻着または突出部90のピッチ間の距離は、アセンブリを通した流体の流動方向に対して増減してもよい。突出部90のピッチはまた、表面の長さに沿って均一または非均一であってもよい。例えば、図12Aに図示されるように、突出部90は、マンドレル20の外部表面66上に位置付けられ、突出部90のピッチは、流動方向に減少する。図12Bに示される突出部90のピッチは、流体流動方向に対して増加する。図12Cは、表面66上への突出部90の非均一位置付けを図示する。図12A-12Cは、例証的にすぎず、突出部90は、表面66を中心としてより多くの巻着を形成してもよい。 In certain embodiments, the protrusion 90 has a length that extends substantially in a continuous spiral over at least a portion of the inner surface 86 or the outer surface 66. The protrusion 90 may be positioned on such a surface in different ways. For example, the distance between the continuous winding of the protrusions 90 or the pitch of the protrusions 90 may be increased or decreased with respect to the direction of flow of the fluid through the assembly. The pitch of the protrusions 90 may also be uniform or non-uniform along the length of the surface. For example, as illustrated in FIG. 12A, the protrusions 90 are positioned on the outer surface 66 of the mandrel 20, and the pitch of the protrusions 90 decreases in the flow direction. The pitch of the protrusions 90 shown in FIG. 12B increases with respect to the fluid flow direction. FIG. 12C illustrates the non-uniform positioning of the protrusion 90 onto the surface 66. FIGS. 12A-12C are merely exemplary, the protrusions 90 may form more windings around the surface 66.

突出部90の多くの構成が、三角形、楕円形、直交、または円形である断面形状を有する、突出部を含め、本発明において使用するために好適である。しかしながら、頂点96(図10に示される)では、マンドレル20および筐体22の組立の間、圧縮負荷を集束させ、頂点96における小総面積の制御された変形を可能にするであろう、断面積を選択することが望ましい。これは、頂点96における局所応力が、突出部90が形成される材料の塑性限界を超えることを可能にする。 Many configurations of the protrusion 90 are suitable for use in the present invention, including protrusions having a cross-sectional shape that is triangular, elliptical, orthogonal, or circular. However, at vertex 96 (shown in FIG. 10), during assembly of the mandrel 20 and housing 22, the compressive load will be focused, allowing a controlled deformation of the small total area at vertex 96. It is desirable to select the area. This allows the local stress at the apex 96 to exceed the plastic limit of the material on which the protrusion 90 is formed.

突出部90の局所変形は、好ましくは、亀裂を生じさせるほど十分な筐体22内のフープ応力の生成を回避するように構成される。突出部90、筐体22、およびマンドレル20のために選択された材料は、亀裂に対する微小流動アセンブリ10のロバスト性に影響を及ぼすであろう。加えて、マンドレル20の外部表面66の角度は、亀裂に対する筐体22の抵抗に影響を及ぼすであろう。いくつかの実施形態では、角度7度(14度内包角)は、過剰なフープ応力を生産せずに、マンドレル20が自己係止することを可能にする。角度5~9度(10~18度内包角)もまた、本発明において使用するために好適である。 The local deformation of the protrusion 90 is preferably configured to avoid the generation of hoop stress in the housing 22 sufficient to cause cracks. The materials selected for the protrusion 90, the housing 22, and the mandrel 20 will affect the robustness of the microfluidic assembly 10 to cracks. In addition, the angle of the outer surface 66 of the mandrel 20 will affect the resistance of the housing 22 to cracks. In some embodiments, an angle of 7 degrees (14 degree comprehension) allows the mandrel 20 to self-lock without producing excessive hoop stress. Angles of 5-9 degrees (10-18 degrees comprehension angle) are also suitable for use in the present invention.

上記に説明されるように、本発明のシールされた流体路100は、筐体22の内部表面86およびマンドレル20の外部表面66によって形成される。マンドレル20および筐体22の特定の構成は、多様に構造化され、シールされた流体路100を達成してもよい。いくつかの実施形態では、筐体22の内部表面86は、テーパ状円錐形陥凹を提供し、その中にマンドレル20が、位置付けられる。マンドレル20の外部表面66は、対応するテーパ状円錐形表面として形成されてもよく、そこから突出部90が、延在する。 As described above, the sealed fluid passage 100 of the present invention is formed by the inner surface 86 of the housing 22 and the outer surface 66 of the mandrel 20. The particular configuration of the mandrel 20 and the housing 22 may achieve a diversely structured and sealed fluid path 100. In some embodiments, the internal surface 86 of the housing 22 provides a tapered conical recess in which the mandrel 20 is positioned. The outer surface 66 of the mandrel 20 may be formed as a corresponding tapered conical surface from which a protrusion 90 extends.

図13A-13Dに示されるように、マンドレル20の外部表面66は、少なくとも部分的に、楔の平面表面を含んでもよい。これらのタイプのマンドレル20は、角度付けられた平面表面として形成されるその内部表面86の少なくとも一部を有する、筐体22において使用するために好適であろう。 As shown in FIGS. 13A-13D, the outer surface 66 of the mandrel 20 may include, at least in part, the planar surface of the wedge. These types of mandrel 20 would be suitable for use in the housing 22, which has at least a portion of its inner surface 86 formed as an angled planar surface.

図13Aは、楔として形成される、マンドレル20を示し、その上に突出部90が、位置付けられる。筐体22の内部表面86は、マンドレル20が筐体22の中に挿入されると、内部表面86の少なくとも一部が、マンドレル20の外部表面66と略平行となり、そこから離間されるように成形されるべきである。 FIG. 13A shows a mandrel 20 formed as a wedge on which a protrusion 90 is located. The inner surface 86 of the housing 22 is such that when the mandrel 20 is inserted into the housing 22, at least a part of the inner surface 86 becomes substantially parallel to and separated from the outer surface 66 of the mandrel 20. Should be molded.

図13Aに示されるように、突出部90は、楔形状のマンドレル20が筐体22と係合されると、2つのシールされた流体チャネル100が生成されるように、マンドレル20上に位置付けられる。1つ、2つ、またはそれを上回るシールされた流体チャネル100が、微小流動アセンブリ10内に含まれてもよい。 As shown in FIG. 13A, the protrusion 90 is positioned on the mandrel 20 such that when the wedge-shaped mandrel 20 is engaged with the housing 22, two sealed fluid channels 100 are generated. .. One, two, or more sealed fluid channels 100 may be included within the microfluidic assembly 10.

シールされた流体チャネル100は、マンドレル20を包囲する、またはマンドレル20の単一側上に位置付けられてもよい。図13A-13Dは、その上に突出部90が形成される、少なくとも1つの平面表面を有する、マンドレル20を描写する。図13Aの突出部90は、流体をマンドレル20の単一表面を横断して行ったり来たり移動させる、2つのシールされた流体チャネル100を形成する。図13Bおよび13Cにおける実施形態は、突出部90をマンドレル20の単一表面上に位置付けるが、しかしながら、シールされたチャネル100は、渦巻として形成され、流体は、渦巻から開口71およびチャネル72を通して退出する。図13Dは、マンドレル20の2つの表面上に位置付けられる突出部90を有する、楔としてのマンドレル20を描写する。いくつかの実施形態では、図13Eに示されるように、突出部90は、長方形断面を有するマンドレル20上に位置付けられてもよい。楔21は、マンドレル20を筐体22内の適切な位置に移動させるために利用されてもよい。 The sealed fluid channel 100 may surround the mandrel 20 or be located on a single side of the mandrel 20. 13A-13D depict a mandrel 20 having at least one planar surface on which a protrusion 90 is formed. The protrusion 90 of FIG. 13A forms two sealed fluid channels 100 that move the fluid back and forth across a single surface of the mandrel 20. The embodiments in FIGS. 13B and 13C position the protrusion 90 on a single surface of the mandrel 20, however, the sealed channel 100 is formed as a vortex and the fluid exits the vortex through the opening 71 and the channel 72. do. FIG. 13D depicts a mandrel 20 as a wedge with protrusions 90 located on two surfaces of the mandrel 20. In some embodiments, the protrusion 90 may be positioned on a mandrel 20 having a rectangular cross section, as shown in FIG. 13E. The wedge 21 may be used to move the mandrel 20 to an appropriate position within the housing 22.

突出部90は、それが位置付けられる、特定の表面のために具体的に構成されてもよい。例えば、図8に示されるように、空洞80の内部表面86に沿って延在する、突出部90は、マンドレル20が筐体22内に位置付けられると、マンドレル20の長さを越えて延在してもよい。 The protrusion 90 may be specifically configured for the particular surface on which it is located. For example, as shown in FIG. 8, the protrusion 90 extending along the inner surface 86 of the cavity 80 extends beyond the length of the mandrel 20 when the mandrel 20 is positioned within the housing 22. You may.

突出部90の高さは、好ましくは、均一であることが望ましい。 The height of the protrusion 90 is preferably uniform.

いくつかの実施形態では、筐体22の内部表面86およびマンドレル20の外部表面66の角度は、その最上部分が同様にテーパ状円錐形形態を提示するように選択されるべきであって、これは、マンドレル20および筐体22が自己係止した状態になることを可能にする。これを達成するために、テーパ角度は、本質的には、マンドレル20および筐体22上に突出部90を形成するために利用されている特定の材料のための自己締付角度であり得るかまたはそれを若干下回り得る。例えば、ポリカーボネート材料は、約15度(30度内包角)である、自己締付角度を有する。そのような自己係止特徴の利用は、より広範囲の接合プロセスが微小流動アセンブリ10上で正常に利用されることを可能にする。 In some embodiments, the angles of the inner surface 86 of the housing 22 and the outer surface 66 of the mandrel 20 should be selected so that their top portions also present a tapered conical morphology. Allows the mandrel 20 and the housing 22 to be in a self-locking state. To achieve this, can the taper angle be essentially a self-tightening angle for the particular material utilized to form the protrusion 90 on the mandrel 20 and the housing 22? Or it can be slightly below that. For example, the polycarbonate material has a self-tightening angle of about 15 degrees (30 degree comprehension angle). Utilization of such self-locking features allows a wider range of joining processes to be successfully utilized on the microfluidic assembly 10.

図14を参照すると、空洞80内の流体は、突出部90を越えてシールされた流体チャネル100の中に通過する。マンドレル20および筐体22の構成は、シールされた流体筐体100の長方形入口を生成する。流体内の泡は、図14に図示されるように、長方形入口の縁と接触する可能性が高い。シールされた流体チャネル100の長方形入口は、圧力点を生成し得、これは、流体内に含有される泡106等の泡を破壊することを補助する。 Referring to FIG. 14, the fluid in the cavity 80 passes over the protrusion 90 into the sealed fluid channel 100. The configuration of the mandrel 20 and the housing 22 creates a rectangular inlet for the sealed fluid housing 100. Bubbles in the fluid are likely to come into contact with the edges of the rectangular inlet, as illustrated in FIG. The rectangular inlet of the sealed fluid channel 100 can generate a pressure point, which assists in breaking bubbles such as bubbles 106 contained in the fluid.

シールされた流体チャネル100の構成は、層流に遭遇し得、これは、流動の空気/水相関を維持する際に有用であり得る。流体は、シールされた流体チャネル100を通して流動し、ダボ18に近接して退出する。シール16は、アセンブリ出口26で終端する通路42を通して以外、流体が筐体22から退出することを防止する。微小流動制限器10の異なる構成はまた、支柱14、コネクタ12、および筐体22の代替構成を含んでもよい。 The configuration of the sealed fluid channel 100 may encounter laminar flow, which may be useful in maintaining the air / water correlation of flow. The fluid flows through the sealed fluid channel 100 and exits in close proximity to the dowel 18. The seal 16 prevents fluid from exiting the housing 22 except through a passage 42 terminated at the assembly outlet 26. Different configurations of the microflow limiter 10 may also include alternative configurations of the columns 14, the connector 12, and the housing 22.

シールされた流体チャネル100は、特定の実施形態では、約5ミクロンを上回り、約500ミクロン未満の高さと、約50ミクロンを上回り、約6,000ミクロン未満の幅とを有してもよい。シールされた流体チャネル100の高さは、マンドレル20が筐体22の中に挿入される距離によって調節されてもよい。シールされた流体チャネル100を通して流動する流体は、特定の高さH、特定の幅W、および特定の長さLを伴うシールされた流体チャネル100を製造することによって選択されてもよい。 The sealed fluid channel 100 may, in certain embodiments, have a height of more than about 5 microns and less than about 500 microns and a width of more than about 50 microns and less than about 6,000 microns. The height of the sealed fluid channel 100 may be adjusted by the distance the mandrel 20 is inserted into the housing 22. The fluid flowing through the sealed fluid channel 100 may be selected by making a sealed fluid channel 100 with a specific height H, a specific width W, and a specific length L.

図15を参照すると、微小流動制限器アセンブリは、携行用注入ポンプの一体型構成要素として形成されてもよい。図15に示されるように、携行用注入ポンプ1500は、少なくとも部分的にリザーバ112’内に組み込まれる、微小流動制限器アセンブリ10’を含んでもよい。微小流動制限器アセンブリ10’の構成要素は、例えば、図2Aの微小流動制限器アセンブリ10と同様に構築されてもよい。例えば、図15のマンドレル20’は、図2Aのマンドレル20と対応し、図15のシール16’は、図2Aのシール16と対応し、図15の支柱14’は、図2Aの支柱14と対応する。支柱14’は、管ソケット内に位置付けられてもよい。微小流動制限器アセンブリ10’は、上記に説明されるように、マンドレル20’、シール16’、および支柱14’が、筐体22’内に位置付けられ、シールされた流体チャネルを形成するように、筐体22’を含む。 Referring to FIG. 15, the microflow limiter assembly may be formed as an integral component of a portable infusion pump. As shown in FIG. 15, the portable infusion pump 1500 may include a microflow limiter assembly 10'that is at least partially incorporated into the reservoir 112'. The components of the micro-flow limiter assembly 10'may be constructed, for example, in the same manner as the micro-flow limiter assembly 10 of FIG. 2A. For example, the mandrel 20'of FIG. 15 corresponds to the mandrel 20 of FIG. 2A, the seal 16'of FIG. 15 corresponds to the seal 16 of FIG. handle. The stanchion 14'may be positioned within the tube socket. The microflow limiter assembly 10'has a mandrel 20', a seal 16', and a strut 14'positioned within the housing 22' to form a sealed fluid channel, as described above. , Includes housing 22'.

微小流動制限器アセンブリ10’は、充填入口1502からリザーバ112’内に配置される一方向弁1504までそれを通して延在する流体チャネルを有する、充填入口1502を含んでもよい。リザーバ112’は、流体を充填入口1502を介して受容してもよく、一方向弁1504は、流体がリザーバ112’から充填入口1502を通して退出することを防止してもよい。一方向弁1504は、当技術分野において公知の任意の一方向弁であってもよい。微小流動制限器アセンブリ10’は、入口1508を含んでもよく、これは、リザーバ112’からの流体が、微小流動制限器アセンブリ10’を通して、最終的には、医療用管類116’を通して流動することを可能にする。加えて、リザーバ112’は、リングクランプ1506を介して、微小流動制限器アセンブリ10’上に固着されてもよい。 The microflow limiter assembly 10'may include a filling inlet 1502 having a fluid channel extending through it from the filling inlet 1502 to the one-way valve 1504 located in the reservoir 112'. The reservoir 112'may receive the fluid through the filling inlet 1502 and the one-way valve 1504 may prevent the fluid from exiting the reservoir 112' through the filling inlet 1502. The one-way valve 1504 may be any one-way valve known in the art. The microfluidic limiter assembly 10'may include an inlet 1508, which allows fluid from the reservoir 112' to flow through the microfluidic limiter assembly 10'and finally through the medical tubing 116'. Make it possible. In addition, the reservoir 112'may be secured onto the microfluidic limiter assembly 10' via a ring clamp 1506.

微小流動制限器10のある実施形態は、静的またはインパルスのいずれかの負荷が支柱14に印加され、これが、マンドレル20を筐体22内の適切な位置に移動させる間、空気を微小流動制限器10を通してアセンブリ入口28からアセンブリ出口26まで流動させるように構成される、機器内に組み立てられてもよい。 In one embodiment of the micro-flow limiter 10, either a static or impulse load is applied to the strut 14, which limits the air flow while moving the mandrel 20 to a suitable position within the housing 22. It may be assembled in an instrument configured to flow from the assembly inlet 28 to the assembly outlet 26 through the vessel 10.

支柱14に印加される圧力は、微小流動アセンブリ10を通して流動する流量を調節するために使用される。流量500ml/時~0.5ml/時が、達成可能であって、ある実施形態では、流量0.5ml/時~0.01ml/時が、達成されてもよい。圧力が支柱14に印加されるにつれて、支柱14の出口端部が、ダボ18上に位置付けられるボス58の表面60を押圧する。ダボ18の下側表面54は、マンドレル20を空洞80の中にさらに移動させる。選択された実施形態では、突出部90は、圧縮または変形され、シールされた流体チャネル100の高さHを低減させてもよい。 The pressure applied to the stanchions 14 is used to regulate the flow rate flowing through the microfluidic assembly 10. A flow rate of 500 ml / hour to 0.5 ml / hour is achievable, and in certain embodiments, a flow rate of 0.5 ml / hour to 0.01 ml / hour may be achieved. As pressure is applied to the stanchion 14, the outlet end of the stanchion 14 presses against the surface 60 of the boss 58 located on the dowel 18. The lower surface 54 of the dowel 18 further moves the mandrel 20 into the cavity 80. In selected embodiments, the overhangs 90 may be compressed or deformed to reduce the height H of the sealed fluid channel 100.

シールされた流体チャネル100の流量およびシールの調節は、突出部90の変形およびそれが変形される表面に依存する。突出部90の頂点96の構成は、広く変動してもよいが、しかしながら、頂点96のより小さい面積は、突出部が形成される材料の塑性限界を超え得る、局所応力が頂点96に形成されることを可能にするであろう。 The flow rate of the sealed fluid channel 100 and the adjustment of the seal depend on the deformation of the protrusion 90 and the surface on which it is deformed. The configuration of the apex 96 of the protrusion 90 may vary widely, however, smaller areas of the apex 96 may have local stresses formed at the apex 96, which may exceed the plastic limits of the material on which the protrusion is formed. Will make it possible.

筐体22の内部表面86上に位置付けられる突出部90の変形を可能にするために、突出部90を形成するために選択される材料は、マンドレル20を形成するために使用される材料より軟質であってもよい。対照的に、マンドレル20を形成するために使用される材料は、突出部90を形成するために使用される材料より軟質であり得るように選択されてもよい。本状況では、マンドレル20は、突出部90の周囲で変形するであろう。同一材料が、突出部90およびマンドレル20の両方を形成するために使用され、両方が変形され、気密シールを形成することを可能にしてもよい。 In order to allow deformation of the protrusion 90 located on the inner surface 86 of the housing 22, the material selected to form the protrusion 90 is softer than the material used to form the mandrel 20. May be. In contrast, the material used to form the mandrel 20 may be selected to be softer than the material used to form the protrusion 90. In this situation, the mandrel 20 will deform around the protrusion 90. The same material may be used to form both the protrusion 90 and the mandrel 20 and both may be deformed to allow the formation of an airtight seal.

空気が微小流動アセンブリ10を通して流動するにつれて、空気流動が、測定され、多くの本発明の実施形態では、シールされた流体チャネル100の構成は、空気/水相関を提供し、これは、デバイスの正確な較正を可能にするであろう。シール16またはデバイスの他の部分を通した任意の潜在的漏出は、流体がシールされた流体チャネル100を通して通過した後に生じ、正確な流動測定が達成されることを可能にするであろう。 As air flows through the microfluidic assembly 10, air flow is measured, and in many embodiments of the invention, the configuration of the sealed fluid channel 100 provides an air / water correlation, which of the device. It will allow accurate calibration. Any potential leakage through the seal 16 or other parts of the device will occur after the fluid has passed through the sealed fluid channel 100, allowing accurate flow measurements to be achieved.

UV硬化性接着剤等の接着剤が、筐体22の中への挿入および支柱14への負荷の印加に先立って、支柱14と筐体22との間に塗布されてもよい。微小流動アセンブリ10を通した所望の流量が、接着剤が硬化される前に達成される。接着剤はまた、マンドレル20が筐体22内の正しい位置に挿入され、所望の流量が達成された後に塗布されてもよいが、衝撃または他の取扱が、支柱14またはマンドレル22の位置、故に、流量を改変させ得る。いったん接着剤が硬化すると、シールされた流体チャネル100の寸法は、固定される。 An adhesive such as a UV curable adhesive may be applied between the columns 14 and the housing 22 prior to insertion into the housing 22 and application of a load to the columns 14. The desired flow rate through the microfluidic assembly 10 is achieved before the adhesive is cured. The adhesive may also be applied after the mandrel 20 has been inserted into the correct position within the housing 22 and the desired flow rate has been achieved, but impact or other handling is due to the position of the strut 14 or mandrel 22. , The flow rate can be modified. Once the adhesive has hardened, the dimensions of the sealed fluid channel 100 are fixed.

射出成形は、微小流動制限器10の一部が製造され得る、経済的かつ正確な方法である。射出成形プロセスの間、射出金型は、摩耗し、突出部90は、本変化に起因して、高さを増加させ得る。しかしながら、本組立の方法は、製造プロセスにおける本潜在的変化に適応し、微小流動制限器10が同一様式で事前に設定された流量に組み立てられることを可能にする。本組立の方法はまた、構成要素の製造における変動にも適応する。 Injection molding is an economical and accurate method in which a portion of the microflow limiter 10 can be manufactured. During the injection molding process, the injection mold wears and the protrusion 90 can increase in height due to this change. However, the method of assembly adapts to this potential change in the manufacturing process and allows the microfluidic limiter 10 to be assembled in the same fashion to a preset flow rate. The method of assembly also adapts to variations in the manufacture of components.

ここで図16を参照すると、微小流動制限器アセンブリ10を製造する方法1600が、説明される。ステップ1602では、空洞80を有する、医療用流体微小流動アセンブリ筐体22が、機械、例えば、射出成形機械を使用して、材料、例えば、プラスチックから形成される。射出成形後、プラスチックは、それらが部分的に固化されているという点において未硬化である。ポリカーボネートの場合、固化/硬化プロセスは、3~5日かかる。それに先立って、未硬化プラスチックは、若干軟質であって、「未乾燥」と称され、例えば、部分的に固化される。エネルギー、例えば、熱(熱固化性)、UV等の印加によって固化され得る、他の「未乾燥」プラスチックが、使用されてもよい。加えて、「未乾燥」プラスチックの固化は、例えば、冷蔵、凍結、または化学薬品によって、防止または遅延されてもよい。故に、「未乾燥」プラスチックは、続いて、固化防止を逆転させることによって、例えば、熱または別の化学薬品を印加することによって、固化/硬化されてもよい。 Here, with reference to FIG. 16, a method 1600 for manufacturing the microfluidic limiter assembly 10 is described. In step 1602, the medical fluid microfluidic assembly housing 22 with the cavity 80 is formed from a material, eg plastic, using a machine, eg, an injection molding machine. After injection molding, the plastics are uncured in that they are partially solidified. For polycarbonate, the solidification / curing process takes 3-5 days. Prior to that, the uncured plastic is slightly soft and is referred to as "undried" and is, for example, partially solidified. Other "undried" plastics that can be solidified by application of energy, such as heat (thermosolidability), UV, etc., may be used. In addition, solidification of "undried" plastics may be prevented or delayed, for example, by refrigeration, freezing, or chemicals. Thus, the "undried" plastic may subsequently be solidified / cured by reversing the anti-caking, eg, by applying heat or another chemical.

同様に、ステップ1604、1606、および1608では、外部表面66を有するマンドレル20、アセンブリ流体出口26を有する支柱14、およびそれを通して延在する開口部34を有するコネクタ12が、機械、例えば、射出成形機械を使用して、材料、例えば、プラスチックから形成される。ステップ1610では、マンドレル20は、上記に説明されるように、空洞80の内部表面86またはマンドレル20の外部表面66のいずれかから延在する、少なくとも1つの部分的に固化された未硬化突出部90が、マンドレル20の外部表面66または空洞80の内部表面86のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成するように、筐体22の空洞80内に位置付けられる。シールされた流体チャネルは、流体入口28に近接して位置付けられるチャネル入口と、流体出口26に近接して位置付けられるチャネル出口とを含み、それによって、医療用流体微小流動アセンブリ内の経時的流量の減少を低減させる。 Similarly, in steps 1604, 1606, and 1608, a mandrel 20 with an outer surface 66, a strut 14 with an assembly fluid outlet 26, and a connector 12 with an opening 34 extending through it are machined, eg, injection molded. Using a machine, it is formed from a material, for example plastic. In step 1610, the mandrel 20 extends from either the inner surface 86 of the cavity 80 or the outer surface 66 of the mandrel 20, as described above, at least one partially solidified uncured protrusion. The 90 is positioned within the cavity 80 of the housing 22 such that it abuts on either the outer surface 66 of the mandrel 20 or the inner surface 86 of the cavity 80 to form a sealed fluid channel. The sealed fluid channel includes a channel inlet located close to the fluid inlet 28 and a channel outlet located close to the fluid outlet 26, whereby the flow rate over time in the medical fluid microfluidic assembly. Reduce the decrease.

本発明者らは、予想外にも、部分的に固化された未硬化プラスチックを使用して、突出部90を形成することが、経時的流量の一貫性を改良し、突出部とマンドレル20の外部表面66または筐体22の内部表面86のいずれかの平滑表面との間の微小漏出から生じ得る、経時的流量減少(「垂れ」(sagging))を防止または最小限にすることを判定した。 Unexpectedly, we used partially solidified uncured plastic to form the protrusion 90, which improved the consistency of the flow rate over time, with the protrusion and the mandrel 20. It has been determined to prevent or minimize flow rate reduction ("sagging") over time that may result from microleakage between the outer surface 66 or the smooth surface of either the inner surface 86 of the housing 22. ..

本発明者らは、若干低い硬度が、渦巻特徴、例えば、突出部90が、より多くかつ不浸透性シールを形成するために十分な点まで変形することを可能にすることを発見した。一実施形態では、筐体22の内部表面86上の突出部90は、「未乾燥」である一方、マンドレル20の外部表面66は、固化されたプラスチックである。別の実施形態では、マンドレル20の外部表面66は、「未乾燥」である一方、筐体22の内部表面86上の突出部90は、固化されたプラスチックである。さらに別の実施形態では、マンドレル20の外部表面66および筐体22の内部表面86上の両突出部90が、「未乾燥」である。組立前にプラスチックが硬化するまで待機する産業標準とは対照的に、本発明者らは、医療用流体微小流動アセンブリの構成要素を固化に先立って組み立てることが、流量の変化率を低減させることを発見した。例えば、ともに組み立てられる部分的に固化された構成要素は、製造プロセスから生じる構成要素間の望ましくない微小間隙を充填するように硬化し得る。 We have found that a slightly lower hardness allows the swirl features, eg, protrusions 90, to deform to a point sufficient to form more and impermeable seals. In one embodiment, the protrusion 90 on the inner surface 86 of the housing 22 is "undried", while the outer surface 66 of the mandrel 20 is solidified plastic. In another embodiment, the outer surface 66 of the mandrel 20 is "undried", while the protrusion 90 on the inner surface 86 of the housing 22 is solidified plastic. In yet another embodiment, both protrusions 90 on the outer surface 66 of the mandrel 20 and the inner surface 86 of the housing 22 are "undried". In contrast to the industrial standard of waiting for the plastic to cure prior to assembly, we believe that assembling the components of a medical fluid microfluidic assembly prior to solidification reduces the rate of change in flow rate. I found. For example, the partially solidified components that are assembled together can be cured to fill the unwanted microgap between the components resulting from the manufacturing process.

筐体22とマンドレル20との間のシールは、上記に説明される垂れ現象に起因して、一貫した流量を提供するために重要である。シールするための他の方法は、例えば、レーザ、光子、溶媒、振動、超音波等を含んでもよい。 The seal between the housing 22 and the mandrel 20 is important to provide a consistent flow rate due to the sagging phenomenon described above. Other methods for sealing may include, for example, lasers, photons, solvents, vibrations, ultrasonic waves and the like.

ステップ1612では、支柱14が、支柱14のアセンブリ流体出口26がチャネル出口と流体連通するように、筐体22の空洞80内のマンドレル20に対して圧接される。ステップ1614では、コネクタ12が、支柱14の少なくとも一部がコネクタ12の開口部34内に位置付けられるように、筐体22に固着される。上記に説明されるように、コネクタ12は、コネクタ12が、支柱14上にスナップ嵌合される、または別様に機械的に接続されるように設計されてもよい。 In step 1612, the stanchion 14 is pressed against the mandrel 20 in the cavity 80 of the housing 22 so that the assembly fluid outlet 26 of the stanchion 14 communicates with the channel outlet. In step 1614, the connector 12 is secured to the housing 22 so that at least a portion of the stanchion 14 is positioned within the opening 34 of the connector 12. As described above, the connector 12 may be designed such that the connector 12 is snap-fitted onto the stanchion 14 or otherwise mechanically connected.

従来の実践では、大部分のプラスチック部品は、外部販売業者において大量に作製され、組立前に保管され、したがって、プラスチックが固化するために適正な時間を提供する。しかしながら、本発明の側面によると、未硬化構成要素は、比較的に急速(例えば、各構成要素を形成後12時間未満、各構成要素を形成後8時間未満、各構成要素を形成後6時間未満)に組み立てられ、それによって、垂れを低減させる。ステップ1616では、筐体22、マンドレル20、支柱14、およびコネクタ12は、固化/硬化される。硬化時間は、特定のプラスチックの関数であってもよい。例えば、ポリカーボネートの硬化時間/固化時間は、3~5日、例えば、36~60時間である。 In conventional practice, most plastic parts are mass-produced by external distributors and stored prior to assembly, thus providing a reasonable amount of time for the plastic to solidify. However, according to aspects of the invention, the uncured components are relatively rapid (eg, less than 12 hours after each component is formed, less than 8 hours after each component is formed, 6 hours after each component is formed). Assembled to less than), thereby reducing sagging. In step 1616, the housing 22, the mandrel 20, the stanchions 14, and the connector 12 are solidified / cured. Curing time may be a function of the particular plastic. For example, the curing time / solidification time of polycarbonate is 3 to 5 days, for example, 36 to 60 hours.

ステップ1610-1616は、複数の部分的に固化された構成要素を組み立て、微小流動制限器アセンブリを形成することを説明するが、全ての構成要素が部分的に固化される必要があるわけではないことを理解されたい。例えば、一実施形態では、微小流動制限器アセンブリは、組立の間に部分的に固化される筐体22以外、全ての構成要素が完全に固化されると、組み立てられる。別の実施形態では、マンドレルのみが、医療用流体微小流動アセンブリの組立の間、部分的に固化される。組立後、筐体22は、固化/硬化することを可能にされ、それによって、垂れを低減させる。 Steps 1610-1616 describe assembling a plurality of partially solidified components to form a microfluidic limiter assembly, but not all components need to be partially solidified. Please understand that. For example, in one embodiment, the microfluidic limiter assembly is assembled when all components are completely solidified except for the housing 22, which is partially solidified during assembly. In another embodiment, only the mandrel is partially solidified during the assembly of the medical fluid microfluidic assembly. After assembly, the housing 22 is allowed to solidify / cure, thereby reducing sagging.

ここで図17を参照すると、微小流動アセンブリ10を通した所望の流量を達成する例示的方法が、説明される。方法1700は、微小流動アセンブリ機械を使用して行われてもよい。例えば、微小流動アセンブリ機械は、コントローラ、例えば、コンピュータ、モータ式線形アクチュエータ、固定具、フローメータ、例えば、質量フローメータ、およびUV光を含んでもよい。ステップ1702では、微小流動制限器アセンブリ筐体22が、微小流動アセンブリ機械の固定具の中に装填される。 Here, with reference to FIG. 17, exemplary methods of achieving the desired flow rate through the microfluidic assembly 10 are described. Method 1700 may be performed using a microfluidic assembly machine. For example, the microfluidic assembly machine may include controllers such as computers, motorized linear actuators, fixtures, flow meters such as mass flow meters, and UV light. In step 1702, the micro-flow limiter assembly housing 22 is loaded into the fixture of the micro-flow assembly machine.

ステップ1704では、硬化性接着剤、例えば、UV硬化性エポキシが、筐体22の内部表面86に塗布される。接着剤は、内部表面86と支柱14との間の空洞内の筐体22の内部表面86の一部に塗布されてもよい。接着剤、例えば、Dymax1160-m-sv01は、視覚的または機械視覚点検がより容易になるように、蛍光要素を含んでもよい。一実施形態では、接着剤は、筐体22が固定具の中に装填される前に、筐体22の内部表面86に塗布されてもよい。さらに別の実施形態では、接着剤は、微小流動制限器アセンブリ10の構成要素が硬化され、微小流動制限器アセンブリ10が固定された後、筐体22の内部表面86に塗布されてもよい。 In step 1704, a curable adhesive, such as a UV curable epoxy, is applied to the inner surface 86 of the housing 22. The adhesive may be applied to a portion of the inner surface 86 of the housing 22 in the cavity between the inner surface 86 and the stanchions 14. Adhesives, such as Dymax1160-m-sv01, may contain fluorescent elements for easier visual or mechanical visual inspection. In one embodiment, the adhesive may be applied to the internal surface 86 of the housing 22 before the housing 22 is loaded into the fixture. In yet another embodiment, the adhesive may be applied to the internal surface 86 of the housing 22 after the components of the micro-flow limiter assembly 10 have been cured and the micro-flow limiter assembly 10 has been fixed.

ステップ1706では、マンドレル20は、上記に説明されるように、空洞80の内部表面86またはマンドレル20の外部表面66のいずれかから延在する少なくとも1つの部分的に固化された突出部90が、マンドレル20の外部表面66または空洞80の内部表面86のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成するように、筐体22の空洞80内に位置付けられる。 In step 1706, the mandrel 20 has at least one partially solidified protrusion 90 extending from either the inner surface 86 of the cavity 80 or the outer surface 66 of the mandrel 20, as described above. It is positioned within the cavity 80 of the housing 22 so as to abut on either the outer surface 66 of the mandrel 20 or the inner surface 86 of the cavity 80 to form a sealed fluid channel.

ステップ1708では、支柱14は、筐体22の空洞80内のマンドレル20に対して圧接され、例えば、ゆっくりと、しかし、一貫して、油圧または回転式アクチュエータ等の圧縮力を増加させ得る、モータ式線形アクチュエータまたは当技術分野において周知である任意の機構によって、微小流動制限器アセンブリ10を圧縮する。上記に説明されるように、部分的に固化されたプラスチックを使用して、突出部90は、より多く変形し、良好なシールを生産し、垂れを防止し得る。 In step 1708, the stanchion 14 is pressure-welded to the mandrel 20 in the cavity 80 of the housing 22, for example, a motor capable of slowly but consistently increasing the compressive force of a hydraulic or rotary actuator or the like. The microflow limiter assembly 10 is compressed by a formal linear actuator or any mechanism well known in the art. As described above, using partially solidified plastic, the protrusions 90 can be more deformed to produce a good seal and prevent sagging.

ステップ1710では、加圧ガス、例えば、空気またはNの空気流量が、ステップ1712においてシールされた流体チャネルを通して通過することに先立って、フローメータを介して監視される。一実施形態では、シールされた流体チャネルを横断する差圧が、フローメータを介して監視されてもよい。フローメータは、シールされた流体チャネルを通した空気流量の近瞬間値を提供する。空気流量は、流体流量と相関するため、微小流動制限器アセンブリ10は、ステップ1708において監視される空気流量が標的空気流量に到達するまで、ステップ1714において微小流動制限器アセンブリ10の圧縮を調節することによって、所望の流体流量に調整され得る。 In step 1710, the air flow rate of the pressurized gas, eg, air or N2 , is monitored via a flow meter prior to passing through the fluid channel sealed in step 1712. In one embodiment, the differential pressure across the sealed fluid channel may be monitored via a flow meter. The flow meter provides a near-instantaneous value of air flow through a sealed fluid channel. Since the air flow rate correlates with the fluid flow rate, the micro flow limiter assembly 10 adjusts the compression of the micro flow limiter assembly 10 in step 1714 until the air flow rate monitored in step 1708 reaches the target air flow rate. This can be adjusted to the desired fluid flow rate.

標的空気流量、故に、微小流動制限器アセンブリ10を通した所望の流体流量が達成されると、ステップ1716では、接着剤が、例えば、UV光をアクティブ化することによって硬化され、これは、接着剤を硬化させ、支柱14の場所、故に、筐体22内のマンドレル20の場所を固定する。当業者によって理解されるであろうように、接着剤は、当技術分野において周知である任意の硬化手段によって硬化されてもよい。 Once the target air flow rate, and thus the desired fluid flow rate through the microflow limiter assembly 10, is achieved, in step 1716 the adhesive is cured, for example by activating UV light, which adheres. The agent is cured to fix the location of the stanchions 14, and thus the location of the mandrel 20 in the housing 22. As will be appreciated by those skilled in the art, the adhesive may be cured by any curing means well known in the art.

ここで図18を参照すると、未硬化「未乾燥」構成要素を用いて微小流動アセンブリ10を製造する利点を図示する、グラフが、説明される。上記に説明されるように、部分的に固化された未硬化プラスチックから形成される構成要素を使用して、微小流動制限器アセンブリ10を製造することは、経時的流量の改良された一貫性をもたらし、医療用流体微小流動アセンブリ10内の垂れを低減またはさらに防止する。図18は、行われた実験の結果を図示し、それによって、線1802によって示される固化されたプラスチック構成要素を用いて製造された微小流動アセンブリを通した空気の流量が、線1804によって示される未硬化「未乾燥」プラスチック構成要素を用いて製造された微小流動アセンブリを通した空気の流量と比較された。 With reference to FIG. 18, a graph illustrating the advantages of manufacturing the microfluidic assembly 10 with uncured "undried" components is illustrated. As described above, the manufacture of the microfluidic limiter assembly 10 using components formed from partially solidified uncured plastic provides improved consistency of flow over time. It results in reducing or further preventing sagging in the medical fluid microfluidic assembly 10. FIG. 18 illustrates the results of the experiments performed, thereby indicating the flow rate of air through the microfluidic assembly manufactured using the solidified plastic component indicated by line 1802 by line 1804. It was compared to the flow rate of air through a microfluidic assembly manufactured using uncured "undried" plastic components.

図18に示されるように、かつ以下の表1に見られるように、未硬化「未乾燥」プラスチック構成要素を用いて製造された微小流動アセンブリを通した空気流量は、40時間の期間にわたって一貫していた(約3mL/時)。対照的に、図18に示されるように、かつ以下の表2に見られるように、固化されたプラスチック構成要素を用いて製造された微小流動アセンブリを通した空気流量は、40時間の期間にわたって減少した(2.27ml/時から1.83mL/時)。

Figure 0007029412000001
Figure 0007029412000002
As shown in FIG. 18 and as seen in Table 1 below, the air flow through the microfluidic assembly manufactured using uncured "undried" plastic components is consistent over a 40 hour period. It was (about 3 mL / hour). In contrast, as shown in FIG. 18 and as seen in Table 2 below, the air flow rate through the microfluidic assembly manufactured with solidified plastic components is over a period of 40 hours. Decreased (from 2.27 ml / hour to 1.83 mL / hour).
Figure 0007029412000001
Figure 0007029412000002

本発明者らは、予想外にも、先行技術に照らして、急停止現象が、泡および微粒子に起因せず、むしろ、微小流動制限器を通して流動する流体によって生成された摩擦帯電に起因することを発見した。具体的には、本発明者らは、制限器を通した生理食塩水の流動が、微粒子詰まりの増加された潜在性にもかかわらず中断されず、注入用医療グレード水が、経時的に一貫してより低速の流動率を呈したことに着目した。 Unexpectedly, in the light of the prior art, the sudden stop phenomenon is not due to bubbles and fine particles, but rather to triboelectric charges generated by the fluid flowing through the microfluidic limiter. I found. Specifically, we found that the flow of saline through the limiter was not interrupted despite the increased potential for particulate clogging, and medical grade water for infusion was consistent over time. We paid attention to the fact that it exhibited a slower flow rate.

摩擦帯電は、ある材料が、相互に接触し、電子を交換する、接触帯電の一種である。本影響は、微小流動制限器アセンブリの流体および材料が摺動接触するにつれて増幅される。これは、材料を電気的に帯電させる。生産される電荷の極性および強度は、特定の材料およびそれらの材料の表面粗度ならびに表面間の距離に基づいて、異なるであろう。組み合わせられる流体および微小流動制限器の摩擦帯電の影響を管理することによって、微小流動制限器は、経時的に意図される通りに一貫して機能することが可能である。 Triboelectric charging is a type of contact charging in which certain materials come into contact with each other and exchange electrons. This effect is amplified as the fluids and materials of the microfluidic limiter assembly slide into contact. This electrically charges the material. The polarity and intensity of the charges produced will vary based on the particular material and the surface roughness of those materials and the distance between the surfaces. By managing the effects of triboelectric charges on the combined fluids and micro-flow limiters, the micro-flow limiters can function consistently as intended over time.

シールされた流体路100を通して流動する流体によって生成される摩擦帯電の管理は、マンドレル20および筐体22が形成される最適材料ならびにシールされた流体チャネル100を形成する表面のそれぞれの表面粗度の構成の慎重な考慮を必要とするであろう。材料は、特定の医療用流体に合致するように選択されてもよい。例えば、ポリカーボネート材料は、添加薬剤を含む、医療生理食塩水またはグルコース溶液のために選択されてもよい。 The control of triboelectricity generated by the fluid flowing through the sealed fluid passage 100 is the surface roughness of each of the optimal materials on which the mandrel 20 and housing 22 are formed and the surface forming the sealed fluid channel 100. Careful consideration of the configuration will be required. The material may be selected to match a particular medical fluid. For example, the polycarbonate material may be selected for medical saline or glucose solutions, including additive agents.

本明細書で使用される表面粗度は、平均線からの粗度プロファイルの垂直逸脱の絶対値に基づいて表面を特性評価し、以下のように計算される、平均表面粗度Rであって、式中、yは、平均線からの逸脱の高さである。

Figure 0007029412000003
The surface roughness used herein is the average surface roughness Ra , which is calculated as follows by characterizing the surface based on the absolute value of the vertical deviation of the roughness profile from the average line. In the equation, y is the height of deviation from the average line.
Figure 0007029412000003

特定の用途のために選択されるある実施形態では、内部表面86および外部表面66は、好ましくは、表面粗度約0.012ミクロン~約5ミクロンを有する。表面粗度は、望ましくは、シールされた流体チャネル100の高さHの10%未満、例えば、5%未満である。シールされた流体チャネル100を形成する全ての表面が、流体に接触し得るわけではないが、いくつかの実施形態では、シールされた流体チャネル100を形成する全ての表面が、表面を横断して流動する流体からの任意の摩擦帯電の影響を有意に低減させる表面粗度を有することが好ましい。表面66および86の粗度もまた、相互から異なってもよい。 In certain embodiments selected for a particular application, the inner surface 86 and the outer surface 66 preferably have a surface roughness of about 0.012 microns to about 5 microns. The surface roughness is preferably less than 10%, for example, less than 5% of the height H of the sealed fluid channel 100. Not all surfaces forming the sealed fluid channel 100 may come into contact with the fluid, but in some embodiments all surfaces forming the sealed fluid channel 100 traverse the surface. It is preferred to have a surface roughness that significantly reduces the effects of arbitrary triboelectricity from the flowing fluid. The roughness of the surfaces 66 and 86 may also differ from each other.

多くの材料が、金属およびガラスを含め、微小流動制限器アセンブリ10を形成するために使用されてもよいが、ポリマーは、概して、使用のための経済的かつ適合可能な材料である。広範囲のポリマーが、本発明において使用するために好適であって、微小流動アセンブリの特定の使用に対応するように選択されるべきである。ポリマー、例えば、ポリカーボネート、ポリスルホン、およびアクリルプラスチック、例えば、ポリ(メタクリル酸メチル(PMMA)、PVC(ポリ塩化ビニル)、ナイロン、ポリエチレン、およびポリプロピレンは、微小流動制限器アセンブリの一部を形成するための材料として有用である。特に、医療グレードポリカーボネートは、微小流動アセンブリの多くの潜在的用途のために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、選択されたポリマーは、微小流動制限器アセンブリの特定の用途のために、特定の流体に合致され、摩擦帯電の影響を低減させてもよい。いくつかの実施形態では、選定される材料は、最小限のクリープ量を呈すべきである。 Although many materials may be used to form the microfluidic limiter assembly 10, including metal and glass, polymers are generally economical and adaptable materials for use. A wide range of polymers are suitable for use in the present invention and should be selected to accommodate the particular use of microfluidic assemblies. Polymers such as polycarbonate, polysulfone, and acrylic plastics, such as poly (methyl methacrylate (PMMA), PVC (polyvinyl chloride), nylon, polyethylene, and polypropylene, are used to form part of the microfluidic limiter assembly. In particular, medical grade polycarbonate may be used for many potential uses of microfluidic assemblies. In some embodiments, the selected polymer is a microfluidic limiter assembly. For a particular application, the material may be matched to a particular fluid to reduce the effects of frictional charging. In some embodiments, the material selected should exhibit a minimal amount of creep.

当業者によって、種々の修正および変形例が、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本明細書に説明される医療用流体微小流動制限器の特徴に成されてもよいことが理解されるはずである。本発明は、全てのそのような変形例を含むことが意図される。 It will be appreciated by those skilled in the art that various modifications and variations may be made to the features of the medical fluid microfluidic limiters described herein without departing from the scope and spirit of the invention. Should be. The present invention is intended to include all such variations.

Claims (7)

微小流動アセンブリにおける不浸透性にシールされた流体チャネルを形成する方法であって、前記微小流動アセンブリは、
内部表面を備える微小流動アセンブリ筐体と、
外部表面を有するマンドレルであって、前記マンドレルは、前記マンドレルの外部表面の少なくとも一部が前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面の少なくとも一部と平行であるように前記微小流動アセンブリ筐体に隣接して位置付けられる、マンドレルと、
前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面または前記マンドレルの外部表面のいずれかから延在する少なくとも1つの突出部と
を備え、前記方法は、
前記少なくとも1つの突出部を前記マンドレルの外部表面または前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面のいずれかに当接させることにより、前記不浸透性にシールされた流体チャネルを形成することであって、前記不浸透性にシールされた流体チャネルは、チャネル入口と、チャネル出口とを有する、ことと、
レーザ、光子、溶媒、振動、または超音波接合のうちの少なくとも1つにより、前記少なくとも1つの突出部と前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面または前記マンドレルの外部表面のいずれかとを接合することと
を含む、方法。
A method of forming an impermeablely sealed fluid channel in a microfluidic assembly, said microfluidic assembly.
With a microfluidic assembly housing with an internal surface,
A mandrel having an outer surface, the mandrel adjacent to the microfluidic assembly housing such that at least a portion of the outer surface of the mandrel is parallel to at least a portion of the inner surface of the microfluidic assembly housing. Mandrel and
The method comprises at least one protrusion extending from either the inner surface of the microfluidic assembly housing or the outer surface of the mandrel.
By contacting the at least one protrusion with either the outer surface of the mandrel or the inner surface of the microfluidic assembly housing to form the impermeablely sealed fluid channel. The impermeablely sealed fluid channel has a channel inlet and a channel outlet.
Bonding the at least one protrusion to either the inner surface of the microfluidic assembly housing or the outer surface of the mandrel by laser, photon, solvent, vibration, or ultrasonic bonding. Including methods.
微小流動アセンブリを製造するためのシール方法であって、前記方法は、
内部表面を備える微小流動アセンブリ筐体を形成することと、
外部表面を備えるマンドレルを形成することと、
前記微小流動アセンブリ筐体または前記マンドレルのうちの少なくとも1つの固化に先立って、前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面または前記マンドレルの外部表面のいずれかから延在する少なくとも1つの部分的に固化された突出部が、前記マンドレルの外部表面または前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面のいずれかに当接するように、前記マンドレルの外部表面の少なくとも一部が前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面の少なくとも一部と平行であるように前記マンドレルを前記微小流動アセンブリ筐体に隣接して位置付けることと、
前記マンドレルの外部表面または前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面のいずれかに対して前記少なくとも1つの部分的に固化された突出部を変形させ、所望の流体流量を有する不浸透性にシールされた流体チャネルを形成することであって、前記不浸透性にシールされた流体チャネルは、チャネル入口と、チャネル出口とを有する、ことと、
前記少なくとも1つの部分的に固化された突出部を変形させた後、前記マンドレルまたは前記微小流動アセンブリ筐体のうちの少なくとも1つと、そこから延在する前記少なくとも1つの部分的に固化された突出部とを固化することと
を含む、シール方法。
A sealing method for manufacturing microfluidic assemblies, wherein the method is
Forming a microfluidic assembly housing with an internal surface,
Forming a mandrel with an outer surface,
Prior to solidification of at least one of the microfluidic assembly housing or the mandrel, at least one partially solidified extending from either the inner surface of the microfluidic assembly housing or the outer surface of the mandrel. At least a portion of the outer surface of the mandrel is at least the inner surface of the microfluidic assembly housing so that the protrusion abuts on either the outer surface of the mandrel or the inner surface of the microfluidic assembly housing. Positioning the mandrel adjacent to the microfluidic assembly housing so that it is parallel to a portion,
The at least one partially solidified protrusion was deformed with respect to either the outer surface of the mandrel or the inner surface of the microfluidic assembly housing and sealed impermeable with the desired fluid flow rate. By forming a fluid channel, the impermeablely sealed fluid channel has a channel inlet and a channel outlet.
After deforming the at least one partially solidified protrusion, at least one of the mandrel or the microfluidic assembly housing and the at least one partially solidified protrusion extending from it. Sealing methods, including solidifying parts.
アセンブリ流体出口を備える支柱を形成することと、
前記微小流動アセンブリ筐体、前記マンドレル、または前記支柱のうちの少なくとも1つの固化に先立って、前記支柱のアセンブリ流体出口が前記チャネル出口と流体連通するように、前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面に隣接する前記マンドレルに対して前記支柱を圧接することと
をさらに含む、請求項に記載のシール方法。
Forming a strut with an assembly fluid outlet and
The internal surface of the microfluidic assembly housing such that the assembly fluid outlet of the strut is in fluid communication with the channel outlet prior to solidification of at least one of the microfluidic assembly housing, the mandrel, or the strut. The sealing method according to claim 2 , further comprising pressing the strut against the mandrel adjacent to the mandrel.
前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面に隣接する前記マンドレルに対して前記支柱を圧接することは、モータ式線形アクチュエータを利用する、請求項に記載のシール方法。 The sealing method according to claim 3 , wherein the strut is pressed against the mandrel adjacent to the inner surface of the microfluidic assembly housing by using a motor type linear actuator. それを通して延在する開口部を備えるコネクタを形成することと、
前記支柱の少なくとも一部が前記コネクタの開口部内に位置付けられるように、前記コネクタを前記微小流動アセンブリ筐体に固着することと
をさらに含む、請求項に記載のシール方法。
Forming a connector with an opening extending through it,
The sealing method of claim 3 , further comprising fixing the connector to the microfluidic assembly housing so that at least a portion of the column is located within the opening of the connector.
接着剤を前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面と前記支柱との間の前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面の一部に塗布することと、
加圧ガスの空気流量を監視することと、
前記加圧ガスを前記不浸透性にシールされた流体チャネルを通して前記チャネル入口から前記チャネル出口に通過させることと、
前記監視される空気流量に基づいて、前記マンドレルに対する前記支柱の圧接を調節することと、
前記監視される空気流量が標的空気流量に到達したとき、前記接着剤を硬化させることと
をさらに含む、請求項に記載のシール方法。
Applying an adhesive to a portion of the internal surface of the microfluidic assembly housing between the internal surface of the microfluidic assembly housing and the stanchion.
Monitoring the air flow rate of the pressurized gas and
Passing the pressurized gas from the channel inlet to the channel outlet through the impermeablely sealed fluid channel.
Adjusting the pressure contact of the strut to the mandrel based on the monitored air flow rate.
The sealing method according to claim 3 , further comprising curing the adhesive when the monitored air flow rate reaches a target air flow rate.
前記マンドレルの外部表面の少なくとも一部は、円錐形形状を備え、前記不浸透性にシールされた流体チャネルは、螺旋パターンで前記マンドレルの外部表面上に延在する、請求項に記載のシール方法。 The seal according to claim 2 , wherein at least a portion of the outer surface of the mandrel has a conical shape and the impermeablely sealed fluid channel extends onto the outer surface of the mandrel in a spiral pattern. Method.
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